影响电池包气密性的关键因素及改善要点，如何提高电池包的气密性

前言：电池包的密封性关乎到整车的使用安全，其密封性能除下述列举的因素外，其他零部件也会直接或间接地影响电池包的密封性能。本文中提到的内容和方法只是其中一个方面，具体的密封性测试还需要不断的探索、创新和改进。

1.1　碳素钢钣金箱体

一般情况下，碳素钢钣金箱体在采用钣金冲压成零部件后，直接进行拼接，再进行点焊成型。在焊接过程中，需要确保焊接电流合适，以避免焊穿或漏焊。

其次，在箱体焊接成型后，需要进行整形处理，特别是要求箱体密封面平整、光滑。同时，还需要保持接插件安装面的漆膜表面粗糙度。为了验证漆膜表面粗糙度对气密性的影响，设计了以下试验（见图1）。

在同样的试验设备和试验条件下，我们需要准备以下材料和步骤：

密闭试验箱：体积为0.5 m^3的密闭试验箱用于进行试验。

转接板：准备3个转接板，用于连接试验箱和其他组件。

接插件：使用接插件来连接转接板和其他组件。

防爆透气阀：将防爆透气阀连接到充气接头上，用于控制气压。

充气软管：使用充气软管将充气接头连接到防爆透气阀上。

优化过程如下：

漆膜粗糙度测量：在充气前，先在转接板表面喷涂具有不同粗糙度的漆膜。等漆膜干透后，使用表面粗糙度测量仪对3个接插件转接板的漆膜表面粗糙度进行3组数据的测量。确保误差范围在±3μm内。

转接板安装：将转接板逐个安装在试验箱侧壁上，并使用密封垫确保与试验箱的密封性。

充气过程：将充气接头连接到防爆透气阀上，并通过充气软管进行充气，使气压达到1000Pa。

保压测量：保持充气阀打开状态，保持气压稳定在1000Pa的情况下，测量不同转接板试验箱的泄漏量大小。记录并整理试验测量的结果，如表1所示。

通过以上优化措施，可以确保在同样的试验设备和试验条件下，实验结果的准确性和可靠性。

通过试验验证发现，在不同漆膜表面粗糙度情况下，接插件安装面的气密性能差异较大。因此，在生产制作箱体时，需要特别注意控制接插件安装面的漆膜粗糙度，并避免出现凸凹不平、颗粒、褶皱等缺陷。

1.2 铝合金型材箱体

目前通用的做法是采用“铝型材挤压成型＋搅拌摩擦焊＋冷金属过渡（CMT）补焊”的工艺。具体的控制要点如下：首先要防止焊穿、偏缝和CMT漏焊。

其次，在进行搅拌摩擦焊时，刀具与箱体底板的接触会产生大量热量，导致箱体变形。这会导致后期装配时箱盖无法紧密压实密封垫，使得密封垫局部受压不均匀，进而产生不同的压缩变形率。当电池包内外产生压差时，会导致气体泄漏。为了确保良好的焊接质量，减少变形和焊接缺陷，搅拌摩擦焊的建议参数为1600～1800r/min，走速为800~1000mm/min。

再次，CMT补焊是在搅拌摩擦焊之后进行的。一般采用手工补焊的方式，在可能漏气或焊接不良的位置进行适当的补焊，特别是在箱体密封面边框结合部位，该部位的厚度通常为2mm。由于铝合金材质本身的特性，如果焊接电流过小，熔焊深度将不够，容易产生虚焊；如果焊接电流过大，薄板位置则容易出现开裂和穿焊的问题。

为了确保焊接强度，通常需要在接缝处进行堆焊，堆高一般不超过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和缝隙。在装配环节中，当箱盖压缩密封垫时，密封垫会受到不同的挤压应力，因此需要对焊缝进行打磨处理，形成最佳的圆弧过渡形状。在装配时，可以填充焊缝周边位置，使其获得良好的密封效果。装配示意图如图2和图3所示。

另外，实现搅拌摩擦焊的最佳效果不仅需要调整工艺参数，还需要制作精良的焊装夹具，以减小焊接变形并降低焊接缺陷的产生。

对于铝压铸箱体，我们可以采用一体成型的方式来改善合金材质的制造缺陷，如砂眼和夹渣等。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，因此需要进行精加工处理。虽然铝压铸箱体通常适用于小型电池包，但当电池箱尺寸较大时，可以采用拼焊工艺来解决问题。然而，需要综合轻量化和工艺实现的角度来评估铸造箱体对于大型电池包所面临的模具、工艺条件和自身质量等因素的限制。这样才能更好地满足IP67标准要求。

1.3 密封垫

密封垫对整个包装的气密性起着至关重要的作用。材质必须具备阻燃性能，并符合汽车行业对禁用物质的标准要求，同时还要能够避免永久变形。为此，我们推荐使用硅胶泡棉作为密封垫材料。

为了评估不同压缩率条件下的密封垫气密性能，我们进行了一系列试验，并整理了以下数据见表2：

该试验在相同的试验条件和环境下进行。根据试验数据结果表明，密封垫在不同的压缩率下，永久变形力存在较大差异。随着压缩率的增加，泄漏量减小，气密性提高；相反，气密性与压缩率呈负相关。因此，在设计时需要综合考虑压缩率与永久变形率之间的关系。除了选择合适的压缩率外，还要确保密封垫的宽度能够尽可能地覆盖整个箱体密封面。

1.4 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。

1.5 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。改善电气接插件的要点主要包括提高接插件自身的密封性，特别是插针位置要进行密封设计，同时考虑接插件安装面的平面度、O型密封圈的永久变形性等因素，这些因素都会直接或间接影响电池包的气密性。

1.6 防爆透气阀

防爆透气阀作为电池包的安全组件，具有内部排气和外部密封的双重作用。与电气接插件类似，防爆透气阀的密封性要求较高，但还需要满足电池包整个生命周期的使用寿命要求。因此，在设计改善时，除了考虑密封性外，还需要重视使用寿命方面的要求。

试验方法

2.1　气密性试验

在电池包装配完毕后，按企业标准要求进行电池包密封性测试，满足出货要求。

2.2　浸水测试

在进行浸水测试前，需要检查电池系统的基本信息，包括单体电压、单体温度和绝缘电阻等，要确认电池系统各项参数处于正常状态。经气密性测试合格，并且按顾客规定的标准要求充电。将其以实车装配状态与整车线束相连，完全浸入1m 水深，持续30min。

在测试后，需擦干水渍，测量单体电压、温度和绝缘电阻，并打开上盖检查外壳的进水情况。测试以顾客标准要求作为判定合格与否的依据。

2.3　防尘测试

在进行防尘测试前，需要按照浸水试验前的要求先检查电池包的各项参数，确保测试状态正常。在防尘箱内进行防尘测试，按照测试箱容积，滑石粉用量为2kg/m^3，使用次数不超过20次。按正常位置将电池包放入测试箱内，持续8h，测试要求壳内无明显灰尘。

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