Dichtheitsprüfungen mit Elektrolyt-Tracing

Wenn sich die Batteriezellen in der Vakuumkammer für die Dichtheitsprüfung befinden, kann das System - sofern ein Leck vorliegt - die Lösungsmittel verdampfen und aus der Zelle extrahieren. Außerdem ist das System dazu imstande, mithilfe einer entsprechenden Version eines Massenspektrometers das Ausmaß des Lecks zu quantifizieren.

Der Leak B-Tracer hat eine robuste Struktur aus Aluminiumprofilen und eine Grundplatte aus Aluminium. Die Station ist von Schutzeinrichtungen aus Lexan umgeben. Auf der Seite zum Be- und Entladen befindet sich eine Tür mit einem verriegelten Sicherheitsschalter. Der Schaltschrank, die Messinstrumente und die Prüfvorrichtung für die Dichtheitsprüfung sind an der Struktur montiert.

Die automatische Messvorrichtung hat folgende Ausstattung:

• Zwei herausnehmbare Bodentabletts (zum manuellen Umrüsten für verschiedene Zellformate), die eine Charge Batteriezellen aufnehmen können. Beide sind mit einer Dichtung zum Versiegeln der Vakuumkammer, mit Referenzführungen zur präzisen Positionierung der Teile und mit Komponenten zur Verringerung des Volumens ausgestattet.
• Einen pneumatisch angetriebenen, horizontalen Schlitten zur Verschiebung der Bodentabletts von links nach rechts und umgekehrt (ein Bodentablett befindet sich immer in der Testposition, während das andere in der Position zum Be- und Entladen ist, eines auf der linken und das andere auf der rechten Seite der Vorrichtung).
• Eine zentral angebrachte Brückenstruktur, die mit einer abnehmbaren oberen Abdeckung ausgestattet ist (zum manuellen Umrüsten für verschiedene Zellformate), um die Vakuumkammer zu schließen, wenn ein Bodentablett angehoben wird.
• Eine pneumatische Hubeinrichtung, um das Bodentablett in die Testposition anzuheben und es wieder zu senken sowie um die Vakuumkammer an der oberen Abdeckung zu schließen und zu öffnen.

Die Menge ebenso wie die Art der Zellen, die getestet werden sollen, kann, wenn es neue Anforderungen voraussetzen, ganz einfach geändert werden. Das geschieht durch manuelles Umrüsten der beiden Bodentabletts. Dadurch ist der Leak B-Tracer imstande, jede Art von Zellen (prismatische, zylindrische, Knopf- und Pouch-Zellen) zu überprüfen.

Das System funktioniert problemlos mit jeder Art von Elektrolyten (DMC, EMC, PP, ...)

Außerdem kann dieses System durch Scannen der atomaren Masseneinheit ganz einfach den korrekten Wert der nachzuweisenden atomaren Masseneinheit erkennen, ohne dass die genaue Zusammensetzung des Lösungsmittels bekannt ist.

Der Leak B-Tracer ist außerdem mit der Marposs-Lösung des „Schnellreaktionssystems“ (Fast Response System) ausgestattet. Dabei handelt es sich um ein Massenspektrometer, verbunden mit dem Industriesystem Merlin Plus, und die „SOLT“-Software, beide von Marposs, zur Steuerung der Messzyklen und zum lokalen Speichern der Testdaten.

Zum lokalen Speichern und für Statistiken kann auch IPC verwendet werden.

Für jeden Prüfling können im lokalen Speicher des IPC folgende Daten gespeichert werden:

• Datum und Uhrzeit des Tests
• Ergebnis (gut oder Ausschuss)
• Aktueller Druckwert des Tests
• Leckwert
• Testparameter (Testdruck und Ausschussgrenzwert)

Die Dichtungen und die Unversehrtheit der Instrumente wird regelmäßig mithilfe eines zertifizierten „Leckmeisterteils“ überprüft.

Der Leckmeister, dessen Leckwert nahe am erforderlichen Ausschussgrenzwert liegt, wird mit demselben Lösungsmittel gefüllt, das für das Elektrolyt-Tacing der Batteriezellen verwendet wird. Er wird manuell eingesetzt, sobald ein Meisterzyklus erforderlich ist, um die Funktionstüchtigkeit des Systems zu überprüfen, ohne dass es nötig ist, das Messsystem zu kalibrieren.

Die Integration eines Grobleck-Suchsystems, mit dem die Zykluszeit für Zellen mit großen Leckagen verkürzt wird, schützt das Massenspektrometer in der Testphase auch vor einer Kontamination durch hoch konzentriertes Lösungsmittel.

Verwendung:

• Dichtheitsprüfungen an Prototypen und Pilotlinien

• Offline- und SPC-Prüfungen für die statistische Prozesslenkung

• Nachprüfung einer Ausschuss-Charge aus einer Kontrolle in einer Massenproduktion

Die starke Kompetenz im Verfahren des Elektrolyt-Tracings zusammen mit der großen Erfahrung in der Automatisierung ermöglichen es Marposs, Lösungen anzubieten, mit denen diese Technologie in Fertigungslinien für Batteriezellen integriert werden kann und damit auch höchsten Anforderungen an die Zykluszeiten gerecht zu werden.