Controllo Tenuta Di Celle Batterie Tramite Tracciatura Elettrolita
Il controllo della tenuta è un’operazione fondamentale nel processo produttivo di celle batterie, in particolare per quanto riguarda le nuove generazioni di batterie ricaricabili agli ioni di Litio
La perfetta sigillatura serve innanzi tutto a prevenire le perdite di elettrolita, spesso composto da solventi infiammabili e che a contatto con l’umidità dell’aria possono reagire producendo sostanze tossiche. Ma altrettanto importante è prevenire l’ingresso nella cella di umidità ed altre fonti di contaminazione esterne, che potrebbero comprometterne il corretto funzionamento.
Il controllo di tenuta può essere eseguito in linea di produzione tramite tecniche convenzionali che impiegano elio come gas tracciante, ma solo nelle fasi del processo in cui la cella non è stata ancora completamente sigillata. In alternativa è possibile aggiungere elio in fase di riempimento elettrolita ed intrappolarlo all’interno della cella, ma questa tecnica interferisce con il processo produttivo e non è comunque applicabile per qualunque tipo di cella.
La tecnica della tracciatura elettrolita permette invece di effettuare il test di tenuta nelle fasi finali del processo, successivamente al riempimento della cella con l’elettrolita e la sua completa sigillatura.
Si tratta di una tecnica di controllo tenuta che può essere applicata per qualunque tipo di cella batteria (bottone, cilindrica, prismatica o pouch), che utilizzi elettrolita liquido a base organica. Possono essere tracciati diversi tipi di solventi tipicamente utilizzati nella produzione delle celle agli ioni di litio, come ad esempio DMC, DEC, EMC, PP, etc.
Possono essere testate celle in diverse fasi del processo produttivo: subito dopo riempimento elettrolita e sigillatura, ovvero dopo formation, o dopo degassing e successiva sigillatura finale, fino al controllo di tenuta durante il test di fine linea.
Le celle vengono inserite in camera da vuoto durante il test. In presenza di un perdita nell’involucro, il vuoto fa evaporare l’elettrolita. Il principio di test si basa sulla possibilità di misurare l’entità della perdita tramite l’analisi dei vapori di elettrolita con spettrometro di massa quadripolare.
La possibilità di implementare questo metodo di test per un controllo al 100% in una linea di produzione di massa presuppone la capacità di effettuare queste operazioni in modo veloce ed automatizzato, in modo da risultare compatibili con le tipiche cadenze di linea nella produzione di celle.
La strategia di test prevede l’esecuzione in una sequenza di diverse operazioni (Patent Pending) che sono state messe a punto al fine di minimizzare il tempo ciclo.
In funzione della tipologia di cella (bottone, cilindrica, prismatica o pouch) e della taglia da testare, possono poi rendersi necessarie particolari customizzazioni relativamente a dimensioni e forma della camera da vuoto, numero di celle in camera, tempo di test, …
L’immagine mostra un esempio di macchina automatica per il test di tenuta con tracciatura elettrolita per una linea di produzione di celle a bottone, caratterizzata da una cadenza di 1 cella al secondo.
Al fine di prevenire la contaminazione della camera da vuoto, viene innanzi tutto effettuato un test di gross leak, in modo da scartare preventimanete le celle che presentino difetti macroscopici.
Successivamente, un lotto di 12 celle viene testato contemporaneamente nella camera da vuoto, con un tempo di prova di 9 sec. In caso di lotto scarto, le 12 celle possono essere tutte mandate in scarto, oppure essere testate individualmente in un secondo banco di test off-line, al fine di segregare le sole celle che sono effettivamente difettose.
- Test applicabile su qualunque tipo di cella (bottone, cilindrica, prismatica o pouch)
- Test applicabile in qualunque fase del processo, dopo riempimento elettrolita e sigillatura
- Test applicabile per diverse tipologie di elettrolita
- Test facilmente automatizzabile per integrazione in linea di produzione
- Nessuna necessità di aggiungere un gas tracciante per il test
- Nessuna interferenza con il ciclo di produzione
- Test veloce e dai tempi certi
Test su celle cilindriche e bottone
Test su celle prismatiche
Test su celle tipo pouch
Per effettuare il test su celle a corpo morbido, tipo pouch, è necessario adottare opportuni attrezzamenti per contenere rigidamente la superficie della cella ed evitare rigonfiamenti in camera da vuoto. Il test permette comunque di identificare la presenza di perdite nelle zone più critiche della cella.
BROCHURES AND MANUALS
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| Inglese |
LEAK TESTING OF SEALED BATTERY CELLS THROUGH ELECTROLYTE TRACING: (631.83kB)
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