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Test Di Tenuta Delle Celle Batteria Con Tracciatura All'elio

Il test di tenuta è un’operazione fondamentale nel processo di produzione delle celle batteria, in particolare nelle batterie secondarie agli ioni di litio di seconda nuova generazione.

La tenuta perfetta dell’alloggiamento è una delle caratteristiche principali per garantire la qualità e l’affidabilità a lungo termine delle celle. Da un lato, è essenziale prevenire anche le minime perdite di elettrolita. Gli elettroliti sono spesso composti da sostanze infiammabili che, reagendo all’umidità ambiente, potrebbero generare composti tossici. D'altro canto, l'eventuale infiltrazione di umidità o altri contaminanti nella cella potrebbe comprometterne il corretto funzionamento e ridurne l'efficienza.

Se, in generale, il controllo della tenuta stagna delle celle batteria è un’operazione essenziale nella catena di produzione delle celle agli ioni di litio, questo test è ancor più importante in caso di utilizzo delle batterie nei veicoli elettrici, al fine di garantire la qualità e la rispondenza agli standard di sicurezza tipici del mercato automotive.

Leak testing of battery cells by helium tracing
DESCRIZIONE

Macchina a doppia camera per celle batteria prismatiche con carrello centrale scorrevole per caricamento/scarico. Principio di misurazione: test globale nella camera a vuoto con elio come gas tracciante e analisi con spettrometro di massa.

Macchina progettata per ispezionare celle complete prima del riempimento con elettrolita e della sigillatura.

Lo stesso tipo di macchina può essere utilizzato per controllare le celle finite dopo il riempimento e la sigillatura, in particolare utilizzando l'elio come gas tracciante immesso nella cella insieme all'elettrolita.

La macchina presenta due camere a vuoto, con apertura e chiusura manuali, assemblate su un telaio in acciaio verniciato con pannelli mobili. Le camere funzionano alternativamente: quando una camera è chiusa ed esegue il ciclo di prova, l’altra camera è aperta per carico/scarico. Il sistema di pompaggio a vuoto è posizionato dietro alle camere. Gli armadi contenenti il quadro elettrico e i sistemi di analisi sono fissati al telaio, mentre le schede pneumatiche per la distribuzione del gas di processo sono fissate alle camere a vuoto. Entrambe le camere si aprono automaticamente verso il centro della macchina, cosicché la posizione di caricamento/scarico rimane la stessa, protetta da barriere ottiche di sicurezza. L’HMI è composta da un monitor touchscreen a colori e due quadri di controllo remoto (uno per ciascuna camera) con pulsanti e spie luminose per l’operatore. L'apparecchiatura presenta due porte di uscita separate per lo scarico dell'elio e dell’aria ed è idonea per il collegamento a un sistema di recupero dell’elio.

VANTAGGI
  • Sistema di pompaggio dedicato per l'analisi - portata totale
  • Sistema di pompaggio su carrello per una manutenzione agevole
  • Armadio elettrico e pneumatico dedicato
  • Ventilazione e insonorizzazione del sistema di pompaggio
  • Interfaccia HMI completamente personalizzabile
SPEC. TECNICHE

Configurazione base della macchina

  • Predisposizione per il caricamento manuale
  • Pressione di prova: 3 bar ass.
  • Produttività: 1 pezzo ogni 5 secondi (8 pezzi ogni 40 secondi)
  • Tasso di perdita: ~10-6 scc/s

Configurazioni diverse

  • Possibilità di soluzione completamente automatica, integrata nella linea di assemblaggio
  • Diverse versioni disponibili (numero di camere, numero di celle per camera, ecc.) a seconda delle specifiche del cliente
VERSIONI
  • Test di tenuta dell'alloggiamento

Questo test può essere eseguito inizialmente sull’alloggiamento celle, prima dell'assemblaggio degli elettrodi, per evitare di inviare componenti che perdono alle operazioni di assemblaggio successive.

Utensileria dedicata all’interno della stazione utilizzata per sigillare la cella e riempirla con gas tracciante (He)

leak-testing-battery-cells

  • Test delle perdite prima dello riempimento con elettrolita e della sigillatura.

Dopo l’introduzione degli elettrodi nell'alloggiamento celle, a seconda del tipo di batteria, la cella viene sigillata con una copertura, lasciando un canale aperto per il successivo riempimento con elettrolita. La cella può essere testata in questa fase per rilevare possibili difetti di tenuta della saldatura della copertura.

leak-testing-battery

  • Test della cella dopo il riempimento e la sigillatura (riempimento di elio con elettrolita).

Durante il riempimento di elettrolita e prima della sigillatura è possibile aggiungere un gas inerte come l'elio all’interno della cella o eseguire un’operazione di sigillatura in un ambiente saturo di elio. In questa condizione è possibile eseguire un test con elio come gas tracciante nella camera a vuoto.

battery-cells-helium-tracing

  • Test della cella dopo il riempimento e la sigillatura (“bombardamento”)

La cella testata viene innanzitutto introdotta nella camera di bombardamento, piena di elio ad alta pressione. Se sono presenti difetti di tenuta nell’alloggiamento, l'elio entra nella cella.

La cella viene quindi trasferita nella camera a vuoto, dove l’elio è libero di uscire dalla cella attraverso il medesimo difetto di tenuta. Lo spettrometro di massa rileva quindi la presenza di elio nella camera e misura le dimensioni della perdita

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  • Test della cella dopo riempimento e sigillatura (tracciamento elettrolita)

A seconda del tipo di cella, è possibile eseguire il test di tenuta delle celle batteria finite, prima o dopo la formazione, tracciando il vapore o i gas già presenti o che vengono generati all’interno della cella stessa. Il test viene eseguito in una camera a vuoto e per il tracciamento viene effettuato con uno speciale spettrometro di massa. Non è necessario aggiungere un gas di tracciamento come l’elio nella cella per il test.

test-cell

 

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