Medição da resistência de soldagem para melhorar o desempenho de baterias de íons de lítio

Concentrando-se na qualidade da solda para aumentar o desempenho das baterias xEV
Ajudando a melhorar a qualidade com medições de resistência superbaixa precisas e de alta velocidade

Fundo

Atendendo à necessidade de avaliar com precisão e de forma não destrutiva a qualidade das soldas em baterias no início do processo de fabricação.

Em meio à crescente conscientização global sobre a necessidade de alcançar os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) das Nações Unidas, muitos países e empresas têm trabalhado para realizar uma sociedade descarbonizada e neutra em carbono. No contexto desse esforço, o movimento previsto para energia renovável e EVs provavelmente estimulará ainda mais a adoção e utilização de baterias recarregáveis (células secundárias) no mercado. As baterias de íon-lítio provavelmente terão um crescimento significativo na demanda, à medida que os VEs forem amplamente adotados.

A demanda por baterias de íon-lítio, que oferecem longa vida útil e alto nível de segurança, está crescendo em meio às expectativas de baterias maiores, de maior potência e significativamente mais baratas. À medida que a adoção de baterias se espalha para uma ampla gama de campos, os clientes buscam melhorias adicionais no desempenho da bateria de íons de lítio.

Como uma montadora que se concentra no desenvolvimento de VEs ao olhar para o mercado global, a Empresa J dedicou muitas horas de desenvolvimento para melhorar o desempenho das baterias de íon-lítio usadas em VEs. Tendo feito repetidas melhorias gerais para aumentar o desempenho da bateria, a empresa mudou seu foco nos últimos anos para melhorar a qualidade das soldas nas baterias. As soldas são usadas em uma variedade de etapas de união em todo o processo de fabricação de células de bateria e baterias. Defeitos na qualidade das soldas que envolvem circuitos elétricos são particularmente críticos na medida em que podem impedir que a célula da bateria e o pacote de baterias atinjam seu desempenho total.

Até o momento, a Empresa J monitorou a operação do soldador e eliminou produtos defeituosos usando inspeções visuais e inspeções de imagens de soldas. No entanto, testes destrutivos de soldas como parte de inspeções de amostragem demonstraram a baixa confiabilidade dos julgamentos de aprovação e reprovação, revelando que os produtos considerados não defeituosos eram de fato defeituosos e que os produtos eliminados porque eram considerados defeituosos eram de fato não defeituosos. -defeituoso. Ao permitir que eles fluam para os processos de produção subsequentes, a detecção atrasada de produtos defeituosos tem um impacto significativo nos custos de fabricação da bateria. Na pior das hipóteses, produtos defeituosos podem ser enviados ao mercado. A empresa J estava estudando como poderia avaliar com precisão e de forma não destrutiva a qualidade da bateria em um estágio inicial do processo de fabricação.

Principais considerações que levaram o cliente a escolher a Hioki

Muitos elogios para um testador dedicado que pode medir com rapidez e precisão uma resistência superbaixa que seria indetectável com um DMM

Em seu esforço para quantificar aspectos da qualidade da solda que não são facilmente observáveis e para fazê-lo de maneira altamente reprodutível, a Empresa J ampliou as inspeções de qualidade convencionais com foco na medição da resistência elétrica da solda. Valores altos de resistência podem causar aquecimento durante o carregamento e descarregamento de baterias de íon-lítio, o que pode levar a um incêndio, bem como à degradação do desempenho. A empresa incorporou medições de resistência de solda no processo de fabricação do ponto de vista duplo de desempenho e segurança da bateria.

No entanto, o tempo gasto na medição de resistência deve ser minimizado devido à necessidade de fabricar baterias de íons de lítio o mais rápido e em maior quantidade possível para acomodar a crescente demanda global. Além disso, ao contrário dos componentes eletrônicos, onde a tendência é de miniaturização, baterias automotivas, barramentos e peças relacionadas estão crescendo cada vez mais. A tendência inversa para os valores de resistência é diminuir. Os fabricantes enfrentam desafios extremos à medida que procuram medir com precisão valores de resistência extremamente pequenos da ordem de microohms em componentes grandes.

Inicialmente, a empresa J mediu a resistência da solda usando os mesmos multímetros digitais (DMMs) que utiliza nos processos de medição de tensão. No entanto, depois de perceber que as capacidades de medição de resistência de tais instrumentos não eram suficientes para detectar com precisão a resistência superbaixa de soldas, a empresa começou a considerar a compra de instrumentos dedicados especificamente para uso na medição de resistência superbaixa. Depois de coletar informações de vários fornecedores, a montadora escolheu o medidor de resistência Hioki RM3545-02.

O RM3545-02 incorpora experiência e tecnologia para medir com precisão a resistência elétrica acumulada pela Hioki à medida que desenvolveu vários medidores de resistência e acumulou um histórico de sucesso em vários setores. A capacidade do produto de medir a resistência em uma ampla faixa, de 0,01 μΩ a 1200 MΩ, atendeu aos requisitos da Empresa J, assim como seus pontos fortes específicos na medição de resistência superbaixa (resistência ultrabaixa).

As baterias que consistem em várias células de bateria conectadas geram altas tensões.
Quando a resistência das soldas do barramento do conjunto de baterias é medida, essas altas tensões podem causar danos ao instrumento, provocando tempo de inatividade nas linhas de produção em volume. A empresa J também instalou um adaptador de proteção cuja função era evitar essa entrada de sobretensão.

Benefícios

Medição automática de resistência superbaixa de soldas com precisão, segurança e velocidade

A empresa J construiu um sistema capaz de medir automaticamente resistência superbaixa com precisão, segurança e rapidez no processo de inspeção de solda de barramento de bateria, incorporando o medidor de resistência RM3545 no testador de sonda voadora FA1240-61. Na medição de soldas de barramento de baterias, uma diferença de apenas 1 mm nas posições em que as sondas fazem medições pode fazer com que os valores medidos mudem em dezenas de microohms. Desta forma, a precisão do posicionamento é crítica, e a avançada tecnologia de sondagem Hioki's torna possível a medição automática e precisa da resistência.

Em outros processos de inspeção, a Empresa J implementou testes multicanais de alta velocidade para reduzir os tempos de medição de resistência de solda para componentes como folhas de eletrodos e guias dentro das células da bateria. O módulo Z3003, que pode ser instalado em um slot no RM3545-02, permite que um único instrumento comute entre até 20 canais em alta velocidade. Como resultado, a empresa pode testar vários produtos sendo transportados em uma única bandeja ao mesmo tempo, permitindo melhorar o desempenho em toda a linha de produção a baixo custo e sem expandir o espaço ocupado pelos equipamentos instalados.

Graças a este sistema de inspeção automática, que combina o RM3545-02 com o FA1240-61 e o Z3003, a Empresa J pode quantificar com precisão a qualidade da solda de uma forma que antes só era possível por meio de testes destrutivos. O coordenador responsável pela decisão de compra expressou confiança de que a capacidade de realizar medições de resistência superbaixa automaticamente, em volume e velocidade ajudou a melhorar o desempenho e a qualidade das baterias de íon-lítio usadas em veículos elétricos.

Olhando para o futuro, a Empresa J está considerando a compra do Switch Mainframe SW1002 e do Módulo Multiplexador SW9001, que podem ser adicionados como periféricos para aumentar o número de canais de medição para um máximo de 132 ch, em um esforço para acelerar ainda mais os processos de inspeção e aumentar a segurança .

A empresa J também está considerando a série de testador de bateria BT356x, que pode acomodar tensões de até 1.000 V.

No futuro, a montadora planeja continuar contando com a cooperação da Hioki, que oferece uma ampla gama de opções, para buscar P&D com o objetivo de melhorar o desempenho das baterias de íon-lítio.

Produtos comprados

• 

  Medidor de Resistência RM3545-02

• 

  Unidade Multiplexadora Z3003

• 

  Adaptador de proteção (pedido especial)

• 

  Testador de Sonda Voadora FA1240-61

Produtos que o cliente planeja comprar no futuro

• 

  Switch Mainframe SW1002

• 

  Módulo Multiplexador SW9001

• 

  Bateria Testador BT3564