影响新能源汽车电池包气密性的因素有哪些？

新能源汽车的迅速普及带来了诸多安全问题，其中电池安全问题尤为突出，引起了社会的广泛关注。例如，如果电池包防水性不佳，会对电气安全和电池性能造成严重破坏。在暴雨、涉水等场景中，如果电池包密封性不符合要求，车辆可能无法启动；在行驶过程中，可能会限制功率并发生非正常停车；在充电状态下，可能会中断充电。更为严重的是，可能会导致电池线路高压短路引发火灾、爆炸或低压线路短路导致冒烟、起火。

为了守住新能源汽车的安全“底线”，从2021年1月1日开始，GB 18384-2020《电动汽车安全要求》、GB 38032-2020《电动客车安全要求》以及GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》三项强制性国家标准正式实施。这些标准进一步规范了新能源汽车所要达到的安全“底线”。然而，仅仅达到底线是不够的，目前新能源汽车电池产品技术仍在不断发展之中，企业有责任保持更高标准的安全性能，只有这样，才能在激烈的市场竞争中脱颖而出。

一般来说，电池厂商和整车厂商对电池包都要求达到IP67等级及以上，这便对电池包防水性的技术有很高的要求。因此，电池包在设计之初就要考虑一项重要性能——电池气密性，以达到能够通过浸水实验。

影响电池包气密性的因素

1.碳素钢钣金箱体

一般而言，碳素钢钣金箱体采用钣金冲压成零部件后，直接进行拼接，再进行点焊成型。在焊接时，首先要控制焊接电流大小，防止焊穿或漏焊。

其次，在箱体焊接成型后，要进行整形处理，特别是要求箱体密封面平整、无毛刺。再次，是要保持接插件安装面的漆膜表面粗糙度。

2.铝合金型材箱体

采用“铝型材挤压成型＋搅拌摩擦焊＋冷金属过渡（CMT）补焊”的工艺是目前比较通用的做法。具体控制要点如下：

首先须防止焊穿、偏缝、CMT漏焊。

其次，在进行搅拌摩擦焊时，刀具与箱体底板接触会产生大量热量，引起箱体的变形，使得后期在进行装配时，箱盖压紧密封垫，密封垫局部受压不均匀，从而形成不同的压缩变形率。当电池包内外产生压差时，会产生漏气现象。为保证良好的焊接质量，减少变形及焊接缺陷，搅拌摩擦焊的建议参数为1600～1800r/min，走速为800~1000mm/min。

再次是CMT补焊，当搅拌摩擦焊下线后，一般要采用手工补焊的方式进行加焊，在可能漏气或者焊接不良的位置适当满焊，特别是在箱体密封面边框结合部位，此部位一般厚度为2mm。由于铝合金材质本身的特性，焊接电流过小时熔焊深度不够，容易产生虚焊；焊接电流过大时，薄板位置又容易产生开裂和穿焊。

为了保证焊接强度，往往需要在接缝处堆焊，高度一般≤2.5mm。然而，堆高的焊缝会在焊缝与法兰面之间产生不规则角度及缝隙。在装配环节，当箱盖压缩密封垫时，密封垫会受到不同的挤压应力，需要对焊缝进行打磨处理，形成最佳圆弧过渡形状。在装配时，密封垫受力变形，可将焊缝周边位置进行填充，起到良好的密封效果。

另外，除了要调整好搅拌摩擦焊的工艺参数外，还要制作精良的焊装夹具，以减小焊接变形，降低焊接缺陷的产生。

3.铝压铸箱体

铝压铸箱体可以一体成型，改善要点主要针对合金材质，防止有“砂眼”、夹渣等制造缺陷。此外，铝压铸箱体对密封条安装面的平面度和精度要求较高，需要对安装平面进行精加工处理。铝压铸箱体一般适用于小型电池包。当电池箱尺寸较大时，可以增加拼焊工艺来弥补。这类箱体可以很好地满足IP67标准要求，但铸造箱体受模具及工艺条件和自身质量等因素的限制，对于大型电池包，需从轻量化及工艺实现的角度去具体考量。

4.密封垫

密封垫对整包的气密性起决定性作用，材质要具备阻燃性能，并符合汽车行业禁用物质的标准要求，同时要避免永久变形。密封垫材料可使用硅胶泡棉。在设计时需要综合考虑压缩率与永久变形率的关系。选用合适的压缩率的同时，密封垫的宽度要尽可能的覆盖住整个箱体密封面。

5.电池箱盖

根据不同的制造成型工艺，电池箱盖产品的韧性及强度差别很大。在电池包封盖安装时，容易造成受力不均而开裂，从而影响电池包的气密性。在改善设计时，需要根据电池包的使用环境和具体要求进行匹配。例如：SMC电池箱盖可以增大箱盖法兰边与立面的圆角半径，优化纤维分布位置，以降低开裂风险。

6.电气接插件

电气接插件的质量优劣与电池包气密性的关系最为密切。电气接插件的改善要点主要是接插件自身的密封性，特别是插针位置要有密封设计，接插件安装面的平面度、O型密封圈的永久变形性等方面，这些因素都会直接或间接影响电池包的气密性。

7.防爆透气阀

防爆透气阀作为电池包的安全部件，具有内部排气和外部密封的双重作用。其气密性要求与电气接插件类似，但要求防爆透气阀的使用寿命应满足电池包的整个生命周期。因此，在设计改善时，除充分考虑其密封性外，对使用寿命也有较高的要求。

电池Pack包一体化气密性检测方案

在检测电池包气密性的过程中，需要关注五个重要参数：充气气压、充气时间、稳压气压、稳压时间以及泄漏率。其中，泄漏率是一个关键指标，如果超过100帕斯卡，就需要关注泄漏时间。 直冷板和液冷板管件的气密性检测需要分别测试液冷板和直冷板的测试压力。液冷板测试压力为250至400千帕，而直冷板测试压力为1至2兆帕。 对于锂电池包体的气密性检测，需要测试托盘框体与上盖组装后的气密性，以及锂电池包体整包测试压力测。试压力范围为0至10千帕。

在以往的检测方案中，需要配备高低压两套不同量程的气密性检测设备，分别对直冷板/液冷板和电池包整体进行测试。这种方案不仅设备成本和管理成本较高，而且加压充气速度较慢，效率相对较低。 为了解决这些问题，海瑞思推出了一款锂电池Pack包一体化气密性检测系统。该系统由加压气泵、一体化气密性检测仪和快速连接器组成。测试量程为0至2兆帕，集成了高低压检测功能，可以满足直冷板/液冷板管件和电池包整体的测试压力需求。一台设备就可以轻松应对整个电池Pack包的气密性检测。