Qualitätskontrolle des sekundären Schutzelements von Dexerials, um sichere Lithium-Ionen-Batterien zu gewährleisten

Die Bedeutung von Sicherheit und Schutz

Der von Dexerials hergestellte Selbstschutz (SCP) ist eine Sicherheitskomponente für Lithium-Ionen-Akkus. Er unterbricht den Stromkreis durch Auslösen der integrierten Sicherung bei Überladung oder Überstrom. Dexerials führt während des gesamten Herstellungsprozesses mehrere strenge Kontrollen durch, um die einwandfreie Funktion des Produkts zu gewährleisten.

Bei der Herstellung von Lebensmitteln und anderen Produkten ist es üblich, ein gewisses Maß an Variationen in Form und Größe der fertigen Produkte zuzulassen. Selbst wenn es Unterschiede in Form oder Größe gibt, führt dies nicht dazu, dass das Produkt ungenießbar wird oder sich der Geschmack wesentlich verändert. Stattdessen werden gründliche Hygienekontrollen durchgeführt, um Gesundheitsgefahren vorzubeugen.

Bei Halbleitern, die als Präzisionsbauteile gelten, sind hochwertige Rohstoffe, moderne Fertigungsanlagen und saubere Produktionsbedingungen unerlässlich. Dies führt zu einem sehr hohen Maß an Prozessstabilität und -integrität. Stichprobenprüfungen sind die gängigste Methode zur Überprüfung der Prozessleistung (während Vollprüfungen die gängigste Methode zur Funktionsprüfung von Produkten sind). Da Stichprobenprüfungen kostengünstiger als Vollprüfungen sind, werden sie im Herstellungsprozess vieler Industrieprodukte eingesetzt.

Da SCPs jedoch Einwegkomponenten sind, ist eine Funktionsprüfung (Verifizierungstest) vor dem Versand nicht möglich. Daher muss der Herstellungsprozess streng kontrolliert werden, um die Integrität und Rückverfolgbarkeit des Produkts zu gewährleisten (d. h. die Möglichkeit, nachzuweisen, wann, wo und welchen Materialien und Prozessen das Produkt unterzogen wurde). Dexerials führt während des gesamten Herstellungsprozesses mehrstufige Prüfungen durch. Nachfolgend sind einige Beispiele für die Prüfungen aufgeführt, die Dexerials in jeder Phase des Herstellungsprozesses durchführt.

Das obige Diagramm bietet einen Überblick über den SCP-Herstellungsprozess und die Vor- und Nachfertigungsprüfungen.

Montagetest｜Überprüfung der Verbindung und Befestigung des Sicherungselements

In der Montagephase wird das Sicherungselement auf einem Keramiksubstrat montiert und mit drei Elektroden verbunden. Für eine einwandfreie Funktion ist bei diesem Prozess die korrekte Herstellung der Anschlüsse erforderlich.

Nach dem Anbringen des Sicherungselements überprüft Dexerials die Baugruppe mit einer speziellen Prüfmaschine, da dies die Leistungsfähigkeit der Sicherung beeinträchtigen kann.

Flussmitteltest｜Überprüfung der Flussmittelzufuhr

Das Sicherungselement wird mit einem Flussmittel beschichtet, um dessen Schmelzen und ordnungsgemäße Funktion zu gewährleisten. Da das Flussmittel am Schmelzen des Sicherungselements beteiligt ist, kann es auch die Leistung der Sicherung beeinträchtigen. Dexerials prüft daher, ob das Flussmittel korrekt aufgetragen und beschichtet wurde.

Optischer und elektrischer Test｜Funktionstest der Post-Cap-Baugruppe

Nach dem Auftragen des Flussmittels wird die Kappe montiert und befestigt.

Obwohl die Kappe in erster Linie eine Abdeckung ist, die das Sicherungselement vor äußeren Einflüssen schützt und verhindert, dass es durch äußere Hitze schmilzt oder anderweitig beeinträchtigt wird, erfüllt sie auch mehrere andere Funktionen. Das Sicherungselement ist eine flache, massive Platte. Wenn es schmilzt und durch die Anziehung zu den Elektroden durchbrennt, verändert sich seine Form aufgrund der Oberflächenspannung. Aus diesem Grund muss die Kappe ausreichend Platz um das Sicherungselement herum lassen. Ohne diesen Platz kann das Sicherungselement nicht ordnungsgemäß funktionieren, da die Kappe den Schmelzvorgang verhindert. Die Kappe dient außerdem als Etikett für die Modell- und Chargennummer des Produkts, die die Herstellungshistorie enthalten. Die Chargennummer ist besonders wichtig für die Rückverfolgbarkeit, wie weiter unten erläutert.

Die Produktinformationen der SCPs, wie z. B. Chargennummern, werden per Laser aufgedruckt. Anschließend werden die SCPs einer umfassenden Prüfung auf Aussehen und Widerstandsfähigkeit unterzogen. Die verklebten Kappen werden auf Fehlausrichtung, Absplitterungen und andere Mängel überprüft, um einen sicheren Sitz zu gewährleisten. Danach werden Heizelement und Sicherung auf Widerstandsfähigkeit geprüft. Im Rahmen der Sichtprüfung kontrolliert eine automatische Maschine das Aussehen aller sechs Seiten der Komponenten. Aufgrund ihrer geringen Größe kann selbst eine kleine optische Abweichung den automatischen Montageprozess behindern und die Montagequalität beeinträchtigen. SCPs, die diese Prüfung bestehen, werden anschließend verklebt, aufgerollt und für den Versand vorbereitet.

Rückverfolgbarkeit

Als Sicherheitskomponente für Lithium-Ionen-Batterien erfordern SCPs eine strikte Rückverfolgbarkeit.

In der Regel werden jedem Industrieprodukt bei der Herstellung Chargennummern zugewiesen. Sie dienen der Qualitäts- und Produktionsmengenkontrolle. In der Qualitätskontrolle dienen Chargennummern zur Identifizierung einer Gruppe fehlerhafter Produkte. Die Nachverfolgung der Produktherstellungsdaten hilft, das Schadensausmaß und die Ursache des Defekts zu ermitteln. Die Chargennummer wird in der Regel vom Hersteller entsprechend den Merkmalen und Eigenschaften des Produkts selbstständig festgelegt.

SCPs erhalten zudem Chargennummern, die die Produktionseinheit kennzeichnen. Wie im Schritt „Codemarkierung“ der Abbildung „Fertigungsprozess“ dargestellt, wird jeder bestückten Platine – der kleinsten Produktionseinheit – ein Tracking-Code zugewiesen, um eine lückenlose Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten. Jeder Schritt des SCP-Fertigungsprozesses, von der Montage des Sicherungselements bis zur Montage der Kappe, wird kontrolliert, und alle in einer Produktionscharge gefertigten SCPs sind rückverfolgbar. Daher ist es im unwahrscheinlichen Fall eines Defekts beim Kunden möglich, die Produkthistorie zu untersuchen und das Herstellungsdatum sowie die verwendeten Materialien, Geräte und Fertigungsbedingungen nachzuvollziehen.

Es gibt nur wenige Industrieprodukte, bei denen die Rückverfolgbarkeit bis hin zu den in einer einzelnen Komponente verwendeten Materialien gewährleistet ist, einschließlich eines zusätzlichen Kennzeichnungsverfahrens (Tracking-Code) zu diesem Zweck. Dexerials strebt kontinuierlich nach Produktsicherheit und -zuverlässigkeit durch die Einrichtung eines sorgfältigen Kontrollsystems für seine SCPs (Standard Control Products).