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ヘリウムトレースによるバッテリーセルのリークテスト

リークテストバッテリーセル、特に新世代のリチウムイオン2次電池の製造工程においては基本的な作業です。

ハウジングの完ぺきな密閉は、セルの品質と長期的な信頼性を保証するためにもっとも重要な特性の1つです。また、非常にわずかな電解質の損失を防止するためにも不可欠です。電解質は可燃性成分から成ることが多く、周囲湿度と反応して有害な化合物が発生する恐れがあります。さらに、湿気や他の汚染物質がセル内に入ると、適正な機能が損なわれ、効率が低下する可能性があります。

一般に、リチウムイオン電池の製造工程のプロセス全体において、バッテリーセルの気密性検査は重要な作業です。したがって、電気自動車アプリケーションで使用されるバッテリーの場合には、自動車市場特有の品質基準と安全基準を保証するため、この検査がいっそう重要になります。

Leak testing of battery cells by helium tracing
詳細

角型バッテリーセル用のダブルチャンバーマシンで、ロード/アンロードのために中央にスライドカートがあります。測定原理は、トレーサーガスとしてヘリウムを使用し、質量分析計による分析を行う真空チャンバーでのグローバルテストです。

電解質の封入と封止の前にすべてのセルを検査できます。

同タイプのマシンを使用して、封入及び封止後の完成したセルを検査することもできます。特に、ヘリウムをトレーサーガスとして、電解質を含むセルに充填して検査できます。

マシンには手動開閉式の真空チャンバーが2つあり、可動パネル付きの溶接・塗装された鉄骨フレームに組み付けられています。チャンバーは交互に動作します。1つのチャンバーを閉じてテストサイクルを実行するときに、もう1つのチャンバーはロード/アンロードのために開きます。真空ポンプシステムはチャンバーの後ろ側に配置されます。配電盤と分析システムが含まれるキャビネットはフレームに固定され、プロセスガス分配用の気圧機器パネルは真空チャンバーに固定されています。両方のチャンバーが自動的にマシンの中心方向に開くため、ロード/アンロード位置はどちらのチャンバーでも同じです。ここはセーフティライトカーテンで保護されています。HMIとして、タッチスクリーン式カラーモニターと、オペレーター用の押しボタンとライトのある2つのリモートコントロールボックス(各チャンバー用)を備えています。装置にはヘリウム放出と空気放出のために個別の放出口があり、ヘリウム回収システムへの接続に適合しています。

利点
  • 専用ポンピングシステムで全流量を分析
  • メンテナンスが簡単なカート設置型のポンピングシステム
  • 専用電気/気圧回路機器キャビネット
  • ポンピングシステムは換気型防音タイプを採用
  • 完全にカスタマイズ可能なHMIインターフェース
スペック

マシンの基本構成

  • 手動ロード対応
  • テスト圧力:3 bar abs
  • 検査能力:5秒/個 (40秒/8個)
  • リークレート:~10-6 scc/s

様々な構成

  • 組み立てラインに組み込まれた全自動ソリューションも可能
  • お客様の仕様に応じていくつかのバージョンをご用意(チャンバー数、チャンバー内のセル数など)
バージョン
  • ハウジングのリークテスト

電極を組み立てる前に、セルハウジングを検査して、漏れのあるコンポーネントの後工程流出を回避できます。

ステーション内の専用ツーリングを使用してセルを密閉し、トレーサーガス(He)を充填できます。

leak-testing-battery-cells

  • 電解質充填と密閉前のリークテスト

セルハウジングに電極を導入したら、バッテリーのタイプに応じてセルをカバーで密閉します。次の電解質封入のために封入口は開いたままにします。この段階でセルを検査し、カバー溶接の漏れを検出することができます。

leak-testing-battery

  • 充填と密閉後のセルの検査(ヘリウムと電解質を充填)

密閉前の電解質の充填中に、ヘリウムなどの不活性ガスをセル内に追加したり、ヘリウムで満たされた環境で密閉作業を行うことができます。この状態で、トレーサーガスにヘリウムを使用して真空チャンバーで検査を行うことができます。

battery-cells-helium-tracing

  • 充填と密閉後のセルの検査(ボンビング)

検査対象のセルをボンビングチャンバーに入れ、高圧ヘリウムを充填します。ハウジングの密閉に欠陥がある場合は、ヘリウムがセル内に入ります。

次に、セルを真空チャンバーに移します。ここで、同じ密閉の欠陥を通ってヘリウムがセルから排出されます。質量分析計でチャンバー内のヘリウムを検出し、漏れの大きさを測定します。

battery-cells

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