Presisi Lebih Besar untuk Pengujian Kebocoran Baterai EV
Paparan uap air adalah hukuman mati untuk baterai lithium-ion (Li-ion) yang digunakan dalam kendaraan hybridelectric dan listrik (EV). Jika uap air memasuki sel baterai dan bereaksi dengan elektrolit, itu menciptakan asam. Dan asam itu dapat menciptakan reaksi eksotermal, yang mengarah ke pelarian termal — kebakaran internal.
Kerusakan sel katastropik adalah skenario terburuk tetapi kebocoran sel apa pun yang memungkinkan intrusi asam adalah masalah. “Jika kebocoran asam tersebar luas di kemasan, itu masalah garansi dan pelanggan yang tidak senang,” kata Thomas Parker, manajer penjualan pasar otomotif di Inficon, pembuat instrumen untuk analisis gas.
Meskipun menggunakan gas penguji dan peralatan terkait merupakan hal yang umum saat ini untuk mendeteksi kebocoran paket baterai, menemukan kebocoran pada tingkat sel adalah tugas yang sangat berbeda. Tiga jenis utama sel baterai - silinder, prismatik, dan kantong - saat ini digunakan di EV, dengan sel kantong mendapatkan popularitas karena bobotnya yang lebih ringan. Kantong sel bertekanan vakum biasanya menjalani pemeriksaan visual oleh pekerja untuk menentukan apakah ada yang menggelembung ke luar selama penyimpanan dan pengiriman.
“Penting untuk diketahui bahwa kebocoran yang akan menyebabkan kantong bengkak dalam waktu seminggu tidak mencerminkan ukuran kebocoran yang terjadi dengan masuknya kelembapan selama berbulan-bulan atau bertahun-tahun,” kata Parker kepada Teknik Otomotif SAE. majalah. “Kami ingin tahu tentang kebocoran yang jutaan kali lebih kecil daripada yang ditunjukkan oleh tes visual.”
Menguji Solusi Teknologi
Inficon mengklaim teknologi ELT3000 yang baru dirilis dapat mendeteksi kebocoran sel Li-ion 1.000 kali lebih kecil daripada yang mungkin dilakukan dengan metode pengujian konvensional menggunakan gas penguji. Sistem deteksi kebocoran menggunakan ruang vakum, unit kontrol gas, dan unit deteksi gas. Insinyur Inficon menulis perangkat lunak yang mengoperasikan unit kontrol gas dan unit pendeteksi gas.
Penggunaan sistem spektrometer massa quadrupole dan cara ruang vakum terhubung ke unit deteksi gas menyoroti keunikan metode pengujian. Perusahaan memiliki paten terdaftar untuk solusi ini, kata Dr. Daniel Wetzig, manajer riset Inficon untuk alat pendeteksi kebocoran.
Selama proses deteksi kebocoran ELT300 pada sel kantong berisi elektrolit, peralatan pengujian melindungi kantong sel lunak. “Sistem ini menyediakan enkapsulasi lembut sel kantong dengan membran fleksibel sehingga sampel yang diuji tidak rusak,” kata Parker. Permukaan membran fleksibel mencakup struktur yang berfungsi sebagai lapisan batas yang terpisah. “Kami ingin sel kantong menjadi nyaman dan aman. Kami juga tidak ingin membran fleksibel menutup lubang, yang pada dasarnya menutupi kebocoran selama pengujian,” jelasnya.
Menurut pengembang ELT3000, sistem ini menyediakan uji kebocoran yang sangat akurat pada sel baterai Li-ion, sangat kontras dengan prosedur pengujian tradisional. “Keuntungan utama uji kebocoran adalah sel baterai sudah diisi dengan pelarut elektrolit, jadi tidak perlu gas uji,” kata Wetzig. ELT3000 dapat menangani berbagai jenis pelarut elektrolit termasuk dimetil karbonat (DMC), etil metil karbonat (EMC), dan polipropilen (PP). Inficon mulai meluncurkan peralatan produksi pendeteksi kebocoran baterai untuk sel kantong, prismatik, dan silinder pada tahun 2020.
Pengujian konvensional saat ini untuk sel prismatik atau silinder hard-case kosong dilakukan dengan mengisi sel dengan gas tester helium untuk mendeteksi kebocoran saat sel berada di ruang vakum. Elektrolit dimasukkan ke dalam sel setelah pengujian "kering". Metode pengujian yang kurang umum melibatkan penempatan sel yang berisi elektrolit ke dalam ruang vakum dan memaparkan sel ke helium di bawah tekanan, yang disebut sebagai "bom helium." Kebocoran terdeteksi saat gas uji helium keluar ke ruang vakum.
Sistem deteksi kebocoran ELT3000 Inficon dikembangkan oleh para peneliti perusahaan di Cologne, Jerman menggunakan teknologi sensor dari kantor pusat perusahaan di Amerika Utara di Syracuse, NY. Pengembangan produk berlangsung selama 30 bulan. “Uji kebocoran ELT3000 memberikan jawaban yang jelas tentang kekencangan sel dan juga tentang masa pakai baterai,” menurut Wetzig.
