动力电池包PACK制造工艺系列⑤：电池包Pack成品封装——箱盖封装及IP防水防尘

动力电池系统设计与制造技术

PACK工艺系列合集 开头语

PACK工艺系列合集 介绍

+8

🎉 欢迎各位小伙伴来到“PACK工艺系列合集”！在这个合集中，我们将深入探索新能源汽车动力电池的PACK工艺，从基础的电芯预处理到复杂的电池包组装，再到最终的安全检测与测试，全方位为您呈现PACK工艺的每一个关键环节

当模组入箱与高低压线束组装完成后，电池包生产的核心战役转向最后一道防线——箱盖封装与IP防护。

这道工序直接决定电池包能否抵御水尘侵蚀、承受机械冲击，更是整车安全的核心命门。

01、箱盖设计吸尘封箱

材料革命：从金属到复合材料的跃迁

• 预浸料模压（PCM）箱盖：主流方案采用PCM材质（厚1.2mm，法兰3.0mm），质量≤4kg，兼具轻量化与高强度；

• 防腐防爆双保险：中性盐雾测试≥720小时（国标GB/T 10125-2012），阻燃等级UL94-V0，应对极端环境；

• 防扭矩衰减设计：安装孔嵌入C型衬套，避免反复拆装导致的密封失效。

密封结构：三重防线构筑“真空堡垒”

• 第一道：箱体密封圈：采用EPDM橡胶密封条，铺设时需平整无褶皱，开孔精准对齐螺丝孔位（偏移≤0.5mm）；

• 第二道：吊点双重密封：吊装孔环形阶梯台嵌套密封圈，阶梯面与底护板通过第一锁紧件挤压密封；顶部法兰面与上盖间增设第二密封圈；

• 第三道：液冷板集成密封：箱体底部液冷板与框架采用FDS流钻螺钉+密封胶复合工艺，杜绝冷却液泄漏风险。

  

02、螺栓定扭工艺±0.5N·m背后的精密控制（1）目的

定扭划线是为了确保电池包内部组件的固定和连接牢固，防止因螺栓松动导致的连接失效

（2）操作步骤

• 螺栓安装：将螺栓按照设计要求安装到箱体和模组的连接位置。

• 扭矩控制：使用扭矩扳手或自动化设备对螺栓进行拧紧，确保每个螺栓的扭矩符合设计要求。

• 划线标记：在螺栓和连接位置划线标记，以便后续检查和维护。

紧固部位

扭矩标准（N·m）

失效风险

防错方案

BDU铜排螺丝

8.0±0.5

过扭：螺丝断裂；欠扭：内阻增大引发过热

扭矩枪SPC管控+自动计数

模组压条安装螺栓

12±0.5

欠扭导致模组松动，机械振动失效

关键工位人员培训+设备保养记录

箱盖上盖固定螺钉

6.0±0.5

密封失效引发IP等级下降

视觉定位+扭力曲线实时监控

📌 工艺红线

• 所有扭矩枪实行上位机权限管理，参数变更需工艺工程师双人确认；

• 每班次首末件进行扭矩衰减测试，波动超5%立即停线校准。

03、IP防护测试：

从气密初检到浸水终检的生死验证

（1）电池包的防护等级

汽车用电池包至少要达到防尘和防溅水的级别。另外，道路积水甚至城市内涝时，涉水和短时间的泡水在汽车的使用过程中是很可能发生的。

电池包的IP防护等级必须高于IP67;

IP（Ingress Protection）等级由两个数字组成，分别表示防尘和防水能力（如IP67）。依据IEC 60529GB/T 4208-2017标准：

1. 防尘等级（第一位数字）

等级

防护能力

测试方法（摘要）

无防护

防≥50mm固体异物（如手）

垂直滴水试验（10.05mm/min，10分钟）

防≥12.5mm固体异物（手指）

15°倾斜滴水试验（3.0±0.5mm/min）

防≥2.5mm固体异物（工具）

淋水试验（摆管60°喷淋或喷头喷射）

防≥1.0mm固体异物（蚊虫）

溅水试验（摆管90°喷淋）

有限防尘（灰尘进入不影响）

粉尘室负压测试

完全防尘（无灰尘进入）

严苛粉尘室+静电吸附测试

2. 防水等级（第二位数字）

等级

防护能力

测试方法（摘要）

无防护

防垂直滴水

垂直滴水试验（1.0±0.5mm/min）

防15°倾斜滴水

倾斜15°滴水试验

防喷洒水（60°内）

摆管淋水（120°摆动）或喷头喷射

防飞溅水（各方向）

摆管360°喷淋或喷头溅水

防低压喷水（6.3mm喷嘴）

12.5L/min流量，距离2.5~3m

防高压喷水（12.5mm喷嘴）

100L/min流量，距离2.5~3m

防短时浸水（1m/30min）

浸水箱测试（顶部距水面≥0.15m）

防持续潜水（厂商自定义）

严苛程度高于IPX7，如2m/24小时

9K

防高温高压喷射

80℃热水，14-16L/min，8000-10000kPa

（2）气密性测试是保障IP等级的核心工艺

主流方法如下：

1. 压降法（压力衰减法）

• 原理：向电池包充入压缩空气（常用5-10kPa），监测保压阶段压力下降值。

• 合格标准

  

  其中 为泄漏率（cm³/min）小于设计值 为电池包容积（L），t 为测试时间（min）。

• IP67/IP68要求：泄漏率＜54cm³/min@10kPa，或85L电池包压降≤32.19Pa/min@5kPa。

• 流程：充气（60s）→ 稳压（60s）→ 检测（10s）→ 放气（4s），总时长约134s。

2. 流量法

• 原理：直接测量维持设定压力所需的气体流量。

• 应用：适用于大体积电池包，泄漏率直接显示（如＜54cm³/min@10kPa对应IP68）。

3. 氦气检漏法

• 原理：向包内注入氦气，用探测器检测外部泄漏（精度达0.001Pa）。

• 场景：高安全需求领域（如航空航天电池包），泄漏率要求＜5cm³/min。

4. 设备与参数示例

设备型号

测试范围

精度

特点

应用案例

ET500

0-500kPa

±0.1%FS

高低压兼容，自动分段充气

液冷系统高压测试

ET30

0-30kPa

±5Pa

便携式，7吋触屏

极氪电池包（4kPa测试）

NST全自动

0-500kPa

0.001Pa

无泄漏快插接头，IP65防护

电池包冷却系统密封检测

行业实践

• 北汽新能源：85L电池包，5kPa测试，压降≤32.19Pa/min。

• 宁德时代：氦检法泄漏率＜5cm³/min，用于储能电池。

（3）关键影响因素与标准适配

体积与结构

• 容积越大，允许压降越小（如100L电池包要求压降≤27.36Pa/min@5kPa）。

• 复杂结构（多焊接点/接口）需更严标准（如泄漏率＜20cm³/min）。

环境与场景

• 电动汽车：IP67/IP68，匹配压降法或流量法。

• 储能系统：IP66即可，泄漏率可放宽至100cm³/min@5kPa。

工艺与材料

• 密封圈压缩率需控在15%-25%（EPDM橡胶）。

• 焊缝缺陷需氦检定位（如气孔、裂纹）。

（4）测试失效的常见原因

问题

原因

解决方案

泄漏值波动大

环境温度变化/工装密封不良

恒温环境，升级密封工装

微小泄漏漏检

设备精度不足

改用氦检或高精度传感器

批量合格率低

焊接工艺不稳定

优化焊接参数，加强SPC

• IP等级是电池包环境防护的标尺，需通过防尘/防水双维度测试验证。

• 气密性测试优先选用压降法（效率高）或氦检法（精度高），参数需结合体积、IP等级动态调整。

• 行业正推动气密测试替代浸水法（防腐蚀、提效），但终检仍需抽样沉水验证。

（5）、对于电池包下线的气密性检测，一般分为2个阶段：

第一阶段：气密性初检（产线快速筛查）

• 检测原理：向电池包充入压缩空气（压力2-5kPa），监测保压阶段压降值；

• 合格标准：泄漏率＜50Pa/min（相当于IP67级基础要求）；

• 优势：60秒内完成测试，避免传统浸水法导致的电子件腐蚀。

第二阶段：IP等级认证测试（实验室严苛验证）

1. 防尘测试（IP6X）

• 尘土室测试：8小时连续扬尘（颗粒直径0.5-75μm），开盖后内部无可见积尘；

• 静电紧贴测试：施加10kV静电吸附超细粉尘，检测密封圈边缘渗透量。

1. 防水测试（IPX7/X8）

• 喷淋冲击（IPX5）：喷嘴距包体3米，12.5L/min流量全方位喷射15分钟；

• 浸水毁灭测试（IPX7）：水温25±5℃，浸没1米深持续30分钟，开包后内部湿度＜85%；

• 高压深浸（IPX8）：厂商自定义条件（常见2米/24小时），宁德时代等企业已实现IPX9K（80℃高压蒸汽喷射）。

气密性检测的步骤

1）充气：对被检测工件充入试验压力，充气阶段的时间由测试容积和测试压力的大小来调整。

2）平衡：测试部件中的压力和温度达到平衡，平衡阶段所需的时间与测试容积、测试压力、工件的热性能有关。

3）检测：在一定时间内，测量试验容积内检验气体的泄漏率。

4）排气：在排气阶段，为测试部件提供大气排气。

泄漏率：单位时间内的压降，例如0.02 Pa/s。泄漏率也可定义为流量单位，比如4cm/min。完整的检测规范除规定在标准使用条件下允许泄漏的空气容积参数（例如标准cm/min）外，还应规定空气泄出时的压力。

泄漏量计算公式：

式中，Q为测试泄漏量（mL/min）；V_test为测试样件容积（ml）；Δ p为前后压力差（Pa）：p_atm为标准大气压（101325 Pa）；t为时间（s）。

电池包流向下一工序

电池包生产线上的每个电池包都必须通过气密性测试，合格的电池包将通过AGV（Automated Guided Vehicle，自动导向车）转运至电性能检测工序，不合格的电池包则必须找到泄露原因，并通过更换密封条或箱盖等措施进一步处理。

四、全流程质量锚点：防错防呆的“铁三角”机制

异物管控（Foreign Material Control）

• 螺丝按颗配料，作业后清点数量，遗漏一颗立即触发警报；

• 箱体合盖前采用工业内窥镜扫描，检出金属残渣率降至0.02‰。

密封圈装配防错

• 离型纸撕除后需人工晃动确认背胶有效性，漏撕直接阻断流水线；

• 密封垫褶皱自动检测系统（CCD视觉），褶皱面积＞3mm²自动返工。

双重气密终检

• 初检（产线）：压缩空气法快速筛查；

• 终检（实验室）：抽样浸水+盐雾复合测试，数据上传MES系统追溯。

结语：封装工艺的本质是“与熵增对抗”

电池包的封装是一场对无序的宣战——用纳米级密封材料对抗水分子渗透，用±0.5N·m的扭矩精度抵抗机械熵增，用IPX9K的极限测试预演十年生命周期内的环境侵蚀。当箱盖闭合的瞬间，制造的严谨性与自然的破坏力在此达成微妙平衡。

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