储能电池PACK涂胶密封工艺方案

储能电池PACK涂胶密封工艺方案我是公司储能事业部负责PACK工艺的工程师，干这行快十年了，这两年户外储能市场起来，我们接的订单越来越多，前两年出过一次不小的质量事故，一批发往西北的户用储能PACK，不到半年就有超过5%的产品出现绝缘电阻不合格的问题，返厂拆检后发现几乎都是密封接缝处进水，胶层粘结失效导致的。追根溯源，就是之前我们的涂胶密封工艺没有统一标准，全靠老工人经验，新工人上手快出错也多，所以我牵头，联合生产、质量部门花了两个多月，摸透了所有环节的问题，整理出了这套完整的储能电池PACK涂胶密封工艺方案，目的就是统一操作标准，降低不良率，保证PACK的密封寿命满足户外10年以上的使用要求。这套方案我们在生产线跑了大半年，效果确实不错，不良率从原来的2.1%降到了0.2%以下，客户投诉基本清零，现在整理出来正式投产使用。1方案概述1.1编制目的这套方案的核心目的，就是解决之前储能PACK涂胶密封工艺无统一标准、人为误差大、密封失效故障率高的问题，通过明确从准备到生产再到检测全流程的操作要求，稳定保证储能PACK的防水绝缘性能，满足IP67的防护等级要求，同时降低售后维修成本，提升产品的整体市场竞争力，也帮新工人更快上手，减少培训周期。1.2适用范围本方案适用于我公司生产的所有方形电芯集成的储能电池PACK，涵盖户用侧挂式储能PACK、工商业柜式储能PACK，产品额定容量从5kWh到500kWh都适用。对于其他结构形式的软包模组PACK、圆柱电芯PACK，只需要对应调整涂胶路径、胶条直径参数，核心工艺要求和质量控制标准可以直接沿用。1.3核心目标我们定的四个可落地的目标，第一，成品密封不良率稳定控制在0.3%以下；第二，所有成品防护等级稳定达到IP67要求；第三，经过1000小时高低温循环加速老化测试后，密封粘结强度下降不超过10%，满足10年以上的户外使用寿命要求；第四，单位产品涂胶成本比原来的手工涂胶工艺降低10%以上。2涂胶密封前期准备工作我一直跟车间的同事说，七分准备三分干活，准备工作没做好，后面再怎么补都挽回不了损失，接下来就说准备阶段的具体要求。2.1密封基材预处理我们的PACK壳体主要分两种，一种是铝合金冲压壳体，一种是ABS工程塑料注塑壳体，两种材料的预处理要求不一样。对于铝合金壳体，壳体下料冲压之后，表面会有氧化层和冲压脱模剂残留，如果直接涂胶，粘结力根本达不到要求，我们现在要求所有铝合金壳体密封面必须先做等离子清洗，对于批量大的产品，做轻度喷砂处理也可以，处理完之后要用无尘无纺布沾无水乙醇顺着一个方向擦拭一遍，不能来回擦，避免把灰尘带到已经擦干净的地方，擦完之后要放在无尘区晾干10分钟，表面完全没有水渍和溶剂残留才能进下一道。对于ABS塑料壳体，不需要喷砂或者等离子处理，但是必须把表面的注塑脱模剂擦干净，同样用无水乙醇擦拭，晾干之后才能用。我之前碰到过工人为了赶进度，壳体拿出来直接就涂，结果一批三十台全脱粘，全部返工，浪费了好几天时间，所以现在预处理是必检工序，没做预处理的壳体绝对不能流到涂胶岗。2.2胶粘剂选型与预处理我们前后对比过七八种不同类型的密封胶，最终选定双组分聚氨酯密封胶作为储能PACK的标准密封用胶，这种胶耐候性好，在-40℃到85℃的温度范围内都能保持弹性，不会低温开裂也不会高温软化流淌，而且和铝合金、ABS两种常用壳体材料的粘结性都很好，模量低，能适应PACK工作过程中反复的热胀冷缩，不会因为热胀冷缩拉扯脱粘。之前我们试过便宜的单组分硅酮胶，一开始没问题，放高温高湿箱老化三个月就脱粘了，根本不能用在户外储能产品上，所以现在我们定死了，不能随便换胶，除非经过严格的三个月老化测试验证性能合格。胶到厂之后，要先放在25℃的恒温仓库放24小时才能用，让胶的温度稳定，不然温度太低粘度大，出胶不畅，温度太高粘度小，出胶量太大浪费。使用前还要把储胶桶放到真空脱泡机里脱泡5分钟，把胶生产和输送过程中带的小气泡抽出来，避免涂胶的时候胶条带泡留下渗漏隐患。2.3设备与工装调试我们现在全部用自动三轴点胶机做涂胶，比手工涂胶精度高太多，稳定性也好很多，每次换产品型号或者换胶批次，都要先做设备调试，首先校准出胶量，按照工艺要求的胶条直径，在废壳体上打三段胶，冷却之后测直径，误差超过0.2mm就要调泵的转速，直到符合要求为止，然后校准定位精度，工装定位销要把壳体卡紧，壳体和工装的间隙不能超过0.1mm，定位误差不能超过0.5mm，避免涂胶跑位，调试完之后要打一台完整的样件，检查整个胶路有没有缺胶、断胶，确认没问题才能开线生产。3涂胶密封核心工艺流程准备工作全部确认到位之后，就进入正式的涂胶密封作业流程，每一个步骤我们都定了明确的操作要求，不能随便改，接下来就具体说作业流程。3.1壳体定位上料工人把预处理好的下壳体放到工装治具上，对准定位销放好之后，要用力晃一下壳体，确认壳体卡紧没有移位，没有翘边，要是壳体放歪了，涂出来的胶就会偏到密封槽外面，合盖之后密封面就没有胶，肯定会漏水，这个小细节很多新工人容易忽略，所以我们要求老工人带新工人的时候，第一个要教的就是晃壳体检查定位。3.2自动路径涂胶涂胶路径是提前编程好的，沿着壳体的密封槽走完整圈，这里有三个关键控制点我反复跟操作工强调，第一个是首尾搭接，起点和终点的搭接长度必须控制在10mm到15mm之间，搭接太短接头地方会有缝隙，搭接太长胶堆得太厚，合盖的时候会把胶挤出来，影响装配，之前我们搭接长度定的是5mm，结果有三分之一的不良都出在接头位置，改成10-15mm之后，接头不良一下子降了八成。第二个是转角位置，所有大于90度的转角，都要提前10mm降低走胶速度，转完角之后再走10mm才能恢复原来的速度，要是走太快，离心力会把胶甩偏，转角位置就容易缺胶，这个也是我们试了好多次才总结出来的经验。第三个就是密封槽里面有安装固定柱的位置，涂胶路径必须绕着固定柱走完整圈，不能直接从固定柱中间断开，很多编程的时候图省事，直接断开，结果固定柱旁边就留下了缝隙，进水都是从这个地方进的，所以现在所有路径都要求绕柱，哪怕多走几厘米也不能断。除了路径要求，涂胶的环境要求也很严，车间温度必须控制在18℃到28℃之间，相对湿度不能超过60%，温度太低胶的粘度变大，出胶量不够，湿度太大双组分胶的固化反应会受影响，粘结力下降最多能降三成，所以我们车间装了三台温湿度计，每四个小时抄一次数，不符合要求就停调温湿度，达标了再开工，这个是我定的死规矩，谁都不能破。3.3合盖预压涂完胶之后必须在15分钟之内完成合盖预压，双组分聚氨酯的开放时间就是15分钟，放久了胶表面会结皮，合盖之后粘结力就不够了，我们现在定的是涂完胶8分钟之内必须送到合盖岗，合盖的时候要对准定位柱慢慢放下来，不能斜着放也不能摔，不然会把胶条撞歪，把胶挤出来，预压的时候压力要均匀，控制在每平方分米1kg左右的压力，压力太大胶都挤出来了，密封层厚度不够，压力太小壳体之间间隙太大，密封不严，预压时间保持3到5分钟，让胶初步定型之后才能转到固化区。3.4固化养护预压完的PACK要平放在固化区，不能侧放也不能堆压，完全固化需要24小时，温度在25℃左右的话必须放够24小时才能转到下工序，绝对不能提前，之前有一次销售催着发货，说客户急着要，刚固化6小时就拉走了，结果客户组装的时候壳体直接开了，胶还没完全粘牢，不仅赔了客户的误工费，还坏了名声，所以现在不管谁催，都必须放够养护时间，没到时间绝对不能出厂。4过程质量控制与不良处理工艺走完之后，必须有严格的质量控制，把不良拦在出厂之前，不能让问题流到客户手里，接下来就说过程和成品的质量控制要求。4.1过程巡检与自检我们现在实行操作工自检加工艺员巡检的制度，操作工每涂完一台，都要自己检查一遍胶路，看看有没有断胶、缺胶、大气泡，发现问题马上处理，不用流到下工序，工艺员每两个小时巡检一次，每次抽三台测量胶条直径，检查搭接长度、转角涂胶质量，记录温湿度，每半天校准一次出胶量，避免设备漂移出问题。对于胶里面的气泡，我们也定了合理的标准，直径小于1mm的小气泡不影响密封，可以不用处理，直径大于1mm的气泡必须把胶铲掉重新涂，不能将就，这个标准既控制了质量，也避免了不必要的浪费，我们试过很多次，1mm以下的小气泡确实不会导致渗漏，不用全返工。4.2成品密封性能检测固化完的PACK首先要做全检气密性测试，往PACK内部充入10kpa的干燥压缩空气，关闭进气阀保持5分钟，压降不超过0.1kpa就是合格，压降超标的直接标记为不良，然后我们还会做抽样防水测试，每生产50台抽一台，放到1米深的清水里浸泡30分钟，拿出来擦干之后打开壳体检查有没有进水，测绝缘电阻，确认密封合格，如果抽样发现不良，整批都要全检气密性，避免不良流出。4.3常见不良的处理方法生产过程中最常见的不良就是缺胶断胶，一般都是出胶嘴堵了或者出胶量校准不对导致的，碰到这种情况，首先清理出胶嘴，重新校准出胶量，对于已经出现缺胶的产品，如果缺胶长度小于5mm，可以清理表面之后补胶，如果缺胶长度大于5mm，必须把原来的胶全部清理干净，重新涂胶，不能简单补一下就完事。第二种常见不良是脱粘，就是胶和壳体分开，一般都是基材预处理没做好或者胶过期导致的，脱粘的产品必须全部返工，把旧胶清掉重新处理基材重新涂胶，绝对不能凑合发货。第三种就是胶条错位，一般是合盖的时候放歪了导致的，错位超过1mm的都要返工重新涂胶合盖。5安全与成本管控除了质量，我们还要兼顾生产安全和成本控制，这两块也是方案里必不可少的部分。5.1安全操作要求双组分聚氨酯密封胶里面有少量有机溶剂，所以生产车间必须保持通风，操作工作业的时候必须戴丁腈手套和防尘口罩，不能直接用手接触胶，要是不小心沾到皮肤上，马上用酒精擦拭干净再用清水冲，不能不管。每天生产结束之后，必须把点胶机的胶管和出胶嘴清理干净，避免胶固化在里面堵管，废胶和擦过胶的无纺布不能随便乱扔，要集中放到专门的危废收集桶里，统一处理，不能随便倒下水道或者扔垃圾桶，避免污染环境。5.2成本管控要点我们这套自动工艺本身就比原来的手工工艺省胶，大概能省15%左右，因为自动涂胶精度高，不会多涂浪费，我们还要求每天根据生产计划配胶，用多少配多少，避免配多了用不完固化浪费，还有就是出胶嘴用一段时间就会磨损，出胶不均匀，要及时更换，不要舍不得那几块钱，一个出胶嘴才几块钱，出一台不良就是几千块的损失，算下来及时换反而省钱，这个道理车间的工人现在都懂，也都配合。方案总结总的来说，这套方案是我们踩了不少坑、花了两个多月时间试错调整出来的，从出台到现在已经在生产线用了大半年，整体运行下来，完全达到了我们一开始定