Prueba De Estanqueidad De Las Celdas De La Batería Selladas Mediante Trazado De Electrolito
La Prueba de estanqueidad es una operación fundamental en el proceso de producción de las celdas de la batería, en especial, para las nuevas generaciones de baterías recargables de iones de litio.
Es necesario un sellado perfecto para evitar la pérdida de electrolitos, que a menudo se componen de solventes inflamables que pueden generar sustancias tóxicas si entran en contacto con la humedad presente en el aire. Además, es igual de importante evitar que la humedad y otras fuentes de contaminación externa entren en la celda, lo que podría poner en peligro su funcionalidad.
La prueba de estanqueidad puede realizarse en la línea de producción usando técnicas convencionales con helio como gas trazador, pero solo en las etapas del proceso en las que la celda aún no se ha sellado completamente. Como alternativa, se puede añadir helio durante el llenado de electrolito y retenerlo dentro de la celda, pero esta técnica interfiere con el proceso de producción y no es aplicable para todos los tipos de celda.
Por otra parte, la técnica de trazado por electrolito hace posible realizar la prueba de estanqueidad en las etapas finales del proceso, después de llenar la celda con los electrolitos y sellarla completamente.
Esta técnica de prueba de estanqueidad puede aplicarse a cualquier tipo de celda de la batería(botón, cilíndrica, prismática, o tipo bolsa), que use electrolitos líquidos con base orgánica. Se pueden trazar diferentes tipos de solvente que normalmente se usan en la producción de las celdas de iones de litio, como DMC, DEC, EMC, PP, etc.
Las celdas pueden probarse en diferentes etapas del proceso de producción: inmediatamente después del llenado y sellado del electrolito, después de la formación o después de la desgasificación y subsiguiente sellado final, y hasta la comprobación durante la prueba de final de línea.
Las celdas se sitúan en la cámara de vacío durante la prueba. En presencia de una pérdida en el alojamiento, se genera la vaporización parcial del solvente del electrolito y sale de la celda hacia la cámara de vacío. El principio de prueba se basa en la posibilidad de medir el alcance de la pérdida trazando los vapores del electrolito con un espectrómetro de masa cuadrupolar.
La posibilidad de implementar este método de prueba en una línea de producción en masa ofrece la capacidad de realizar estas operaciones de una manera rápida y automatizada, a fin de ser compatibles con el índice de línea típico en la producción de celdas.
La estrategia de prueba implica una secuencia de diferentes operaciones (pendiente de patente) que se han desarrollado para minimizar el tiempo de ciclo.
Dependiendo del tipo de celda (botón, cilíndrica, prismática o tipo bolsa) y su tamaño, pueden ser necesarias personalizaciones especiales sobre la dimensión y la forma de la cámara de vacío, número de celdas en la cámara y tiempo de celda, ...
La imagen de la página delantera muestra el ejemplo de una máquina automática para la prueba de la pérdida con trazado de electrolito para una línea de producción de celdas de botón, caracterizada por un índice de 1 celda por segundo.
Para evitar la contaminación de la cámara de vacío, se realiza una prueba de pérdida bruta, para descartar las celdas con defectos macroscópicos.
Posteriormente, se prueba un lote de 12 celdas simultáneamente en la cámara de vacío, con un tiempo de prueba de 9 segundos. Si se rechaza el lote, las 12 celdas pueden rechazarse o pueden probarse de forma individual en un segundo banco de pruebas fuera de línea, para separar solo las celdas que realmente son defectuosas.
- Prueba aplicable en cualquier tipo de celda (botón, cilíndrica, prismática o tipo bolsa)
- Prueba aplicable en cualquier etapa del proceso, después del llenado y sellado de electrolito
- Prueba aplicable para diferentes tipos de electrolito
- Prueba fácilmente automatizada para la integración en la línea de producción
- Sin necesidad de añadir gas trazador para las pruebas
- Sin interferencia en el ciclo de producción
- Procedimiento de prueba rápido
Prueba en celdas cilíndricas y de botón
Prueba en celdas prismáticas
Prueba en celdas tipo bolsa
Para realizar la prueba en celdas de cuerpo blando, como las de tipo bolsa, es necesario adoptar un equipamiento adecuado que sujete de manera rígida la superficie de la celda a fin de evitar abultamientos cuando se aplica el vacío en la cámara de vacío. La prueba garantiza la posibilidad de identificar la presencia de pérdidas en las áreas más críticas de la celda.
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LEAK TESTING OF SEALED BATTERY CELLS THROUGH ELECTROLYTE TRACING: (631.83kB)
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