Trong quá trình sản xuất cell pin, độ kín không những được kiểm tra ở phần vỏ bên ngoài mà còn cần đánh giá tại nhiều khu vực có nguy cơ phát sinh rò rỉ. Mỗi loại cell sẽ có cấu trúc khác nhau, nhưng nhìn chung các vị trí quan trọng cần kiểm tra độ kín gồm: vỏ cell, đường hàn, khu vực cực điện, nắp cell, miệng nạp điện phân và các vị trí sealing.
1. Vỏ cell pin
Vỏ cell là lớp bảo vệ bên ngoài, có nhiệm vụ ngăn cách môi trường bên trong pin với không khí, hơi ẩm và các tác nhân bên ngoài. Nếu phần vỏ xuất hiện vết nứt, lỗ kim, biến dạng hoặc lỗi vật liệu, hơi ẩm có thể xâm nhập vào bên trong, làm ảnh hưởng đến phản ứng điện hóa và tuổi thọ của pin. Chính vì vậy đây là một điểm luôn luôn cần kiểm tra độ kín.
Hai loại cell trụ và cell lăng trụ, vỏ thường được làm từ kim loại nên cần kiểm tra các lỗi như nứt vi mô, rỗ bề mặt, lỗi ép định hình hoặc biến dạng sau quá trình gia công. Với cell pouch, lớp vỏ mềm bằng màng nhôm phức hợp cũng cần được kiểm tra kỹ vì chỉ một vết hở nhỏ cũng có thể gây phồng pin, rò rỉ điện phân hoặc suy giảm hiệu suất trong quá trình sử dụng.
2. Đường hàn và mép ghép kín
Đường hàn là một trong những khu vực có nguy cơ phát sinh rò rỉ cao nhất trên cell pin. Trong quá trình sản xuất, các công đoạn như hàn laser, hàn siêu âm, ép mí hoặc sealing nhiệt có thể tạo ra lỗi hở nhỏ nếu thông số công nghệ không ổn định.
Các lỗi thường gặp tại khu vực đường hàn gồm:
- Hàn không ngấu
- Hàn lệch vị trí
- Rỗ khí trên đường hàn
- Nứt chân hàn
- Mép ghép không kín
- Lỗi do bụi bẩn hoặc tạp chất tại vùng hàn
Những lỗi này rất khó phát hiện bằng mắt thường, đặc biệt khi vết rò nằm ở cấp độ micro-leak. Vì vậy, các nhà máy sản xuất pin thường cần sử dụng phương pháp kiểm tra độ kín có độ nhạy cao như hệ thống phát hiện rò rỉ chân không để đánh giá chất lượng đường hàn trước khi cell được chuyển sang công đoạn tiếp theo.
3. Khu vực cực âm, cực dương và terminal
Khu vực cực điện có nhiệm vụ kết nối dòng điện giữa bên trong cell và mạch bên ngoài. Vị trí này có kết cấu phức tạp, thường bao gồm tab, terminal, gioăng cách điện, nắp cell và các lớp vật liệu liên kết khác nhau. Do có nhiều chi tiết giao nhau, khu vực này dễ phát sinh khe hở nếu quá trình lắp ráp, ép kín hoặc hàn không đạt yêu cầu.
Nếu rò rỉ xuất hiện tại khu vực cực âm hoặc cực dương, cell pin có thể gặp các vấn đề như:
- Hơi ẩm xâm nhập vào bên trong cell
- Điện phân rò rỉ ra ngoài
- Tăng nguy cơ ăn mòn tại khu vực terminal
- Suy giảm khả năng tiếp xúc điện
- Giảm độ ổn định và độ an toàn khi vận hành
Vì vậy, kiểm tra độ kín tại khu vực cực điện là bước quan trọng, đặc biệt với các cell dùng trong xe điện, hệ thống lưu trữ năng lượng…
4. Nắp cell và vị trí ghép giữa nắp với thân cell
Đối với cell trụ và cell lăng trụ, nắp cell là khu vực thường được ghép kín với thân vỏ bằng hàn, ép hoặc sealing. Đây là vùng chịu ảnh hưởng trực tiếp từ quá trình lắp ráp cơ khí và có thể phát sinh rò rỉ nếu lực ép, thông số hàn hoặc độ sạch bề mặt không được kiểm soát tốt.
Một điểm hở nhỏ tại vị trí nắp cell có thể khiến cell mất khả năng cách ly với môi trường bên ngoài. Trong thời gian dài, hơi ẩm xâm nhập sẽ làm giảm chất lượng điện phân, tăng nội trở và ảnh hưởng đến tuổi thọ pin. Do đó, khu vực ghép giữa nắp và thân cell cần được kiểm tra kỹ trước khi cell được đưa vào công đoạn hoàn thiện.
5. Miệng nạp điện phân
Miệng nạp điện phân là vị trí được sử dụng để đưa electrolyte vào bên trong cell. Sau quá trình nạp, vị trí này phải được sealing kín tuyệt đối để ngăn điện phân rò rỉ ra ngoài và ngăn không khí, hơi ẩm đi vào bên trong.
Vị trí này rất quan trọng vì nó liên quan trực tiếp đến chất lượng hoàn thiện cuối cùng của cell pin. Nếu miệng nạp không được bịt kín đúng cách, cell có thể bị suy giảm dung lượng, phồng, rò rỉ hoặc mất ổn định trong quá trình sạc xả.
Các lỗi thường gặp tại miệng nạp điện phân gồm:
- Sealing không kín
- Hở chân nút bịt
- Lỗi hàn sau nạp điện phân
- Tạp chất bám tại bề mặt sealing
- Rò rỉ nhỏ sau quá trình aging hoặc kiểm tra áp suất
6. Vị trí van an toàn hoặc cấu trúc chống quá áp
Một số loại cell pin, đặc biệt là cell trụ và cell lăng trụ, có thiết kế van an toàn hoặc cấu trúc giải phóng áp suất. Bộ phận này giúp giảm nguy cơ nổ hoặc phá vỡ cell khi áp suất bên trong tăng bất thường. Tuy nhiên, đây cũng là khu vực cần được kiểm soát độ kín trong điều kiện vận hành bình thường.
Van an toàn phải đảm bảo hai yêu cầu: không rò rỉ trong trạng thái hoạt động bình thường và có thể hoạt động đúng khi áp suất vượt ngưỡng thiết kế. Nếu khu vực này bị hở nhẹ, cell có thể mất kín khí, làm giảm tuổi thọ và ảnh hưởng đến độ ổn định lâu dài.
7. Mép sealing của cell pouch
Với cell pouch, khu vực mép sealing là vị trí đặc biệt quan trọng. Khác với cell vỏ kim loại, cell pouch sử dụng màng nhôm phức hợp mềm, được ép kín bằng nhiệt hoặc phương pháp sealing chuyên dụng. Nếu mép sealing không đạt chất lượng, cell rất dễ bị hơi ẩm xâm nhập hoặc điện phân rò rỉ.
Các vị trí cần chú ý trên cell pouch gồm:
- Mép sealing hai bên
- Khu vực quanh tab cực âm và cực dương
- Góc gấp của túi pouch
- Vùng ép nhiệt sau nạp điện phân
- Khu vực có nếp gấp hoặc biến dạng cơ học
Do cấu trúc mềm, cell pouch dễ bị ảnh hưởng bởi lực ép, nhiệt độ, bụi bẩn và sai số trong quá trình đóng gói. Vì vậy, kiểm tra độ kín mép sealing là bước bắt buộc để đảm bảo chất lượng cell trước khi lắp vào module.
8. Khu vực bị tác động sau gia công hoặc vận chuyển nội bộ
Ngoài các vị trí cấu trúc cố định, cell pin cũng cần được kiểm tra tại những khu vực có thể bị ảnh hưởng trong quá trình sản xuất, vận chuyển nội bộ hoặc thao tác tự động hóa. Các tác động cơ học như va chạm, rung, kẹp giữ sai lực hoặc gá đặt không đúng vị trí có thể tạo ra vết nứt nhỏ trên thân cell hoặc làm yếu vùng sealing.
Đặc biệt trong dây chuyền sản xuất hàng loạt, cell có thể đi qua nhiều công đoạn như hàn, nạp điện phân, sealing, aging, phân loại và lắp module. Mỗi công đoạn đều có thể phát sinh nguy cơ ảnh hưởng đến độ kín nếu quy trình không được kiểm soát tốt.
Tóm lại, các vị trí quan trọng cần kiểm tra độ kín trên cell pin gồm vỏ cell, đường hàn, mép sealing, khu vực cực điện, nắp cell, miệng nạp điện phân, van an toàn và các vùng chịu tác động cơ học trong quá trình sản xuất. Việc kiểm tra đầy đủ các khu vực này giúp nhà máy phát hiện sớm lỗi rò rỉ, ngăn hơi ẩm xâm nhập, hạn chế rò rỉ điện phân và đảm bảo cell pin đạt yêu cầu an toàn trước khi đưa vào module hoặc pack pin.
