การตรวจจับข้อบกพร่องของฉนวนในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
ด้วยการวัดความต้านทานฉนวนของเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนก่อนที่จะเทอิเล็กโทรไลต์เข้าไป จึงสามารถตรวจจับสิ่งแปลกปลอมที่เป็นโลหะและสร้างความเสียหายให้กับตัวคั่นในช่วงเริ่มต้นของกระบวนการผลิตได้
ผู้ใช้เป้าหมาย
ช่างเทคนิคสายการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
การเคลื่อนไหวของตลาด
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (LiBs) ที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้ามีการใช้งานเป็นเวลานานในสภาพแวดล้อมที่สมบุกสมบัน ปัจจัยทั้งสองนี้ (เวลาและสภาพแวดล้อม) ส่งผลให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพเร็วขึ้น ซึ่งส่งผลให้ LiB มีความเป็นไปได้สูงที่จะติดไฟในไฟที่อันตรายมาก ด้วยเหตุนี้ LiB และตลาดยานยนต์จึงให้ความสำคัญอย่างมากกับการปรับปรุงความปลอดภัยสำหรับ LiB ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา
ปัญหา
สำหรับ LIBs หากมีความต้านทานของฉนวนไม่เพียงพอ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ หากบริเวณที่ควรจะเป็นฉนวนไฟฟ้านั้นไม่มีฉนวนที่เหมาะสม อาจทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่ลดลงและมีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นจากอุบัติเหตุจากการเผาไหม้ สาเหตุหลักของความต้านทานฉนวนที่ไม่ดีคือโลหะปนเปื้อนจากสิ่งแปลกปลอมและความเสียหายต่อตัวคั่น
แล้วสาเหตุของฉนวนที่ไม่ดีเหล่านี้มาจากไหนกันแน่?
อนุภาคโลหะคือเศษอะลูมิเนียมหรือฟอยล์ทองแดงที่สร้างขึ้นเมื่อแผ่นอิเล็กโทรด (ฟอยล์อะลูมิเนียมหรือทองแดงที่ทาสีด้วยวัสดุผสมเคมี) ถูกตัดเป็นขนาดและรูปร่างที่เหมาะสม อนุภาคละเอียดเหล่านี้มักเป็นเหมือนเข็มที่ละเอียดมากซึ่งเจาะผ่านแผ่นอิเล็กโทรดและ/หรือตัวคั่น ทำให้เกิดเส้นทางที่กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านได้
ความเสียหายต่อตัวคั่นอาจเป็นได้ตั้งแต่รอยขีดข่วนไปจนถึงรอยขาดที่เกิดขึ้นระหว่างการผลิต ไม่ว่าจะด้วยวิธีใด ความเสียหายเหล่านี้จะลดฉนวนไฟฟ้า ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ง่ายขึ้นหรือโดยตรง
ปรากฏการณ์ทั้งสองนี้สร้างเส้นทางสำหรับไฟฟ้าในที่ที่ไฟฟ้าไม่ควรไหล เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเส้นทางเหล่านี้จะยิ่งสร้างความเสียหายให้กับจุดเหล่านั้น ที่แย่กว่านั้น และในความเป็นจริงสาเหตุที่ทำให้ความเสียหายเหล่านี้เลวร้ายมาก กระแสน้ำเหล่านี้สร้างความร้อน ความร้อนนี้เมื่อถึงระดับหนึ่งสามารถนำไปสู่การจุดระเบิดได้โดยตรง เริ่มปฏิกิริยาลูกโซ่ให้แบตเตอรี่ทั้งก้อนลุกไหม้เป็นไฟที่ไม่สามารถดับได้ง่ายๆ ข้อบกพร่องทั้งสองนี้มีขนาดเล็กมาก ดังนั้นจึงยากที่จะตรวจพบ นอกจากนี้ ด้วยเทคโนโลยีการผลิตในปัจจุบัน ทั้งหมดนี้แปลเป็นความจริงอันโหดร้ายของข้อบกพร่องประเภทหนึ่งที่แพร่หลายและแทบจะตรวจจับไม่ได้ อย่างน้อยก็ด้วยวิธีที่ไม่ใช้ไฟฟ้า
วิธีการแก้
แม้ว่าข้อบกพร่องของฉนวนเหล่านี้แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะตรวจหาข้อบกพร่องด้วยวิธีทั่วไป แต่ก็มีวิธีง่ายๆ วิธีหนึ่งที่จะตรวจสอบได้: เพื่อดูว่าไฟฟ้าไหลผ่านแบตเตอรี่อย่างไร ด้วยการใช้แรงดันไฟฟ้าผ่านบริเวณที่ควรเป็นฉนวนไฟฟ้า หากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ดีเกินไป เราสามารถสรุปได้ว่ามีข้อบกพร่องเหล่านี้หรือที่คล้ายคลึงกันอยู่ นี่คือการทดสอบความต้านทานของฉนวน
นอกจากนี้ จากมุมมองของผู้ผลิต สิ่งสำคัญคือต้องค้นหาข้อบกพร่องเหล่านี้ให้เร็วที่สุดในกระบวนการผลิตโดยเร็วที่สุด ด้วยวิธีนี้ ชิ้นส่วนและแรงงานที่ดีจะไม่เสียไปจากการประกอบชิ้นส่วนที่ดีเข้ากับชิ้นส่วนที่ชำรุด ขั้นตอนแรกสุดที่การทดสอบนี้สามารถทำได้อย่างมีประสิทธิภาพคือหลังจากประกอบเซลล์แล้ว แต่ก่อนที่จะเทอิเล็กโทรไลต์ลงไป (ตามหมายเหตุเพิ่มเติม การทดสอบนี้เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งก่อนที่จะเติมอิเล็กโทรไลต์ เนื่องจากการใช้แรงดันไฟฟ้าในสถานะนี้จะทำให้แบตเตอรี่เสียหาย)
การทดสอบ
ดังนั้นการทดสอบนี้มีลักษณะอย่างไรที่ไซต์
ตัวอย่างเช่น ในสายการผลิตของเซลล์ปริมาติก แผ่นอิเล็กโทรดสองแผ่นวางซ้อนกันโดยมีตัวคั่นระหว่างแผ่นอิเล็กโทรด จากนั้นทั้งสามแผ่นจะถูกม้วนขึ้นเป็นชั้นๆ จากนั้น แถบอิเล็กโทรดจะถูกเชื่อมเข้ากับส่วนท้ายของปลายแผ่นอิเล็กโทรดแต่ละแผ่น และสุดท้าย มันถูกเชื่อมเข้าในตู้ทรงลูกบาศก์ ณ จุดนี้ มีเส้นทางที่ไฟฟ้าควรและไม่ควรไหล ดังนั้นจึงพร้อมที่จะวัดค่าความต้านทานของฉนวน
ตรวจสอบหน้า นี้ สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการผลิตและการทดสอบ LiB
มีสามจุดที่ต้องวัดความต้านทานของฉนวน: ระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสอง (ก่อนเติมอิเล็กโทรไลต์) และระหว่างจุดใดๆ บนเปลือกหุ้มและแต่ละอิเล็กโทรดทั้งสอง (หลังจากเติมอิเล็กโทรไลต์)
เนื่องจากจุดเหล่านี้เป็นจุดสัมผัสภายนอกเพียงจุดเดียวสำหรับแบตเตอรี่: อิเล็กโทรดแต่ละอันเป็นเส้นทางตรงไปยังแผ่นอิเล็กโทรดแต่ละแผ่น ในขณะที่จุดใดๆ จะไหลไปทั่วทั้งเล้า
ผลิตภัณฑ์ของเรา
นี่คือภาพรวมโดยย่อของผลิตภัณฑ์สำหรับการทดสอบฉนวนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
| รุ่นสินค้า | บีที5525 | ST5520 | SM7110 | SM7120 |
|---|---|---|---|---|
| ช่วงการวัด | 0.050 MΩ to 9999 MΩ | 0.002 MΩ to 9990 MΩ | 0.001 MΩ to 10000 PΩ | 0.001 MΩ to 20000 PΩ |
| แรงดันทดสอบ (DC) | 25 V to 500 V | 25 V ถึง 1,000 V | 0.1 V ถึง 1000.0 V | 0.1 V ถึง 2000.0 V |
| ความแม่นยำพื้นฐาน | ±1.5％ rdg. ±2 dgt. | ± 5% rdg | ± 0.53% rdg. ±12 dgt. | ± 0.53% rdg. ±12 dgt. |
| วัดกระแส | 50 µA to 50 mA | 1.8 mA | 1.8 mA ถึง 50 mA | 1.8 mA ถึง 50 mA |
| ขนาดและน้ำหนัก | ประมาณ กว้าง 215 มม. (8.46 นิ้ว) × สูง 80 มม. (3.15 นิ้ว) × 306.5 มม. (12.07 นิ้ว) ลึก (ไม่รวมส่วนที่ยื่นออกมา), ประมาณ. 2.8 กก. (98.8 ออนซ์) | กว้าง 215 มม. (8.46 นิ้ว) × 80 มม. (3.15 นิ้ว) สูง × 166 มม. (6.54 นิ้ว) ลึก 1.1 กก. (38.8 ออนซ์) | กว้าง 330 มม. (12.99 นิ้ว) × 80 มม. (3.15 นิ้ว) สูง × 450 มม. (17.72 นิ้ว) ลึก 5.9 กก. (208.1 ออนซ์) | กว้าง 330 มม. (12.99 นิ้ว) × 80 มม. (3.15 นิ้ว) สูง × 450 มม. (17.72 นิ้ว) ลึก 5.9 กก. (208.1 ออนซ์) |
บทสรุป
ในความเป็นจริงอันโหดร้ายที่อนุภาคโลหะและความเสียหายต่อตัวคั่นไม่สามารถตรวจจับได้ด้วยวิธีที่ไม่ใช้ไฟฟ้าหรือหลีกเลี่ยงไม่ได้โดยสิ้นเชิง การทดสอบความต้านทานของฉนวนเป็นทางออกเดียวที่จะรับมือกับอันตรายด้านความปลอดภัยที่เกิดจากข้อบกพร่องเหล่านี้ นอกเหนือจากรายการผลิตภัณฑ์อื่น ๆ แล้ว ฮิโอกิ ยังมีโซลูชันที่หลากหลายสำหรับการทดสอบความปลอดภัยตลอดกระบวนการประกอบแบตเตอรี่
