Détection de fuites de cellules piles par traçage à l'hélium
La détection de fuites est une opération essentielle dans le procédé de fabrication de cellules piles, en particulier les nouvelles générations de piles rechargeables aux ions de lithium.
Une étanchéité parfaite est nécessaire pour éviter la perte d’électrolytes, souvent composés de solvants inflammables pouvant générer des substances toxiques en cas de contact avec l’humidité ambiante. Il est de plus tout aussi important d’éviter que l’humidité et d’autres sources de contamination extérieure pénètrent dans la pile, en compromettant son fonctionnement.
La recherche de fuites peut se faire sur la chaîne de fabrication selon des techniques traditionnelles à l’hélium en guise de gaz de traçage, mais uniquement avant la fermeture hermétique de la pile. De l’hélium peut sinon être ajouté lors du remplissage d’électrolyte et en l'emprisonnant dans la pile, mais cette technique gêne le procédé de fabrication et n’est pas applicable à toutes les piles.
La technique de traçage de l’électrolyte permet d’autre part d’effectuer la recherche de fuites aux étapes finales du processus, après avoir rempli la pille d’électrolyte et l’avoir hermétiquement fermée.
Cette technique de recherche de fuite peut être appliquée à tout type de cellule pile (bouton, cylindrique, prismatique, ou poche), en utilisant des électrolytes liquides à base organique. Différents types de solvants peuvent être tracés, généralement utilisés dans la fabrication de piles à ions de lithium, de type DMC, DEC, EMC, PP, etc.
Les piles peuvent être testées à différentes étapes de la fabrication : juste après le remplissage d’électrolyte et la fermeture hermétique, après formation, ou après dégazage puis scellage final, et ce jusqu’au contrôle lors des tests de fin de ligne.
Les piles sont positionnées dans la chambre à vide au cours du test. En présence d’une fuite du boîtier, la vaporisation partielle du solvant de l’électrolyte a lieu et s’échappe de la pile en direction de la chambre à vide. Le principe du test est basé sur la possibilité de mesurer l’étendue de la fuite en traçant ces vapeurs d’électrolyte avec un spectromètre de masse quadripolaire.
La possibilité d’appliquer cette méthode de test sur une chaîne de production en série garantit la capacité d’effectuer ces opérations de façon rapide et automatisée, afin qu’elles soient compatibles avec les vitesses typiques des chaînes de fabrication de cellules.
La stratégie de test implique une série d’opérations différentes (en attente de brevet), développées de manière à réduire au maximum le temps de cycle.
Selon le type de pile (bouton, cylindrique, prismatique ou poche) et sa taille, des personnalisations spéciales peuvent ensuite être nécessaire relatives à la taille et à la forme de la chambre à vide, au nombre de piles dans la chambre, au temps de test, ...
La photo en page de couverture montre un exemple de machine automatique pour recherche de fuites avec traçage de l’électrolyte pour une chaîne de production de piles boutons, d’une vitesse de 1 par seconde.
Afin d’éviter la contamination de la chambre à vide, une recherche de fuite sommaire est réalisée afin d’éliminer les défauts macroscopiques des piles.
Un lot de 12 piles est ensuite testé en simultané dans la chambre à vide, sur une durée de 9 s. Si le lot est rejeté, les 12 piles peuvent toutes être mises au rebut, ou être testées une par une sur un second banc d’essai externe, afin de n’isoler que les piles vraiment défectueuses.
- Test applicable à tout type de pile (bouton, cylindrique, prismatique ou poche)
- Test réalisable à toute étape du processus, après remplissage de l’électrolyte et fermeture hermétique
- Test applicable à différents types d’électrolyte
- Test facile à automatiser pour l’intégration à une chaîne de fabrication
- Ajout de gaz traceur pour recherche inutile
- Aucune interférence avec le cycle de production
- Procédure de test rapide
Test sur piles cylindriques et boutons
Test sur piles prismatiques
Test sur piles poche
Pour réaliser le test sur piles à corps souple, de type poche, un outillage adéquat est nécessaire pour maintenir solidement la surface de la pile afin d’éviter qu’elle se bombe à l’application du vide dans la chambre à vide. Le test garantit la possibilité d’identifier la présence de fuites dans les zones les plus critiques de la pile.
BROCHURES AND MANUALS
| Brochure | |
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| Anglais |
LEAK TESTING OF SEALED BATTERY CELLS THROUGH ELECTROLYTE TRACING: (631.83kB)
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