Deteksi cacat isolasi pada baterai lithium-ion
Dengan mengukur resistansi isolasi sel baterai lithium-ion sebelum elektrolit dituangkan ke dalamnya, keberadaan benda asing logam dan kerusakan pemisah pada tahap awal proses produksi dapat dideteksi.
Pengguna Sasaran
Teknisi lini produksi baterai lithium-ion
Pergerakan Pasar
Baterai lithium-ion (LiB) yang digunakan dalam kendaraan listrik digunakan untuk jangka waktu yang lama di lingkungan yang keras. Kedua faktor ini (waktu dan lingkungan) menghasilkan degradasi baterai yang lebih cepat, yang pada gilirannya menyebabkan kemungkinan lebih tinggi LiB tersulut dalam kebakaran yang sangat berbahaya. Karena hal ini, pasar LiB dan otomotif sangat terfokus pada peningkatan keselamatan LiB dalam beberapa tahun terakhir.
Masalah
Untuk LIB, jika resistansi insulasi tidak mencukupi, dengan kata lain, jika area yang seharusnya diisolasi secara elektrik tidak diisolasi dengan benar, ini dapat menyebabkan berkurangnya masa pakai baterai dan peningkatan risiko kecelakaan pembakaran. Penyebab utama resistensi isolasi yang buruk adalah kontaminan logam asing dan kerusakan pemisah.
Jadi, dari mana tepatnya penyebab isolasi buruk ini berasal?
Partikel logam adalah irisan aluminium atau foil tembaga yang dibuat ketika lembaran elektroda (aluminium atau foil tembaga dengan komposit kimia dicat) dipotong menjadi ukuran dan bentuk yang sesuai. Partikulat halus ini seringkali seperti jarum yang sangat halus yang menembus lembaran elektroda dan/atau pemisah, menciptakan jalur di mana listrik dapat mengalir.
Kerusakan pada separator dapat berupa apa saja mulai dari goresan hingga potongan yang terjadi selama produksi. Either way, kerusakan ini mengurangi isolasi listrik, menciptakan jalur yang lebih mudah atau langsung di mana listrik dapat mengalir.
Kedua fenomena ini menciptakan jalur listrik di mana listrik seharusnya tidak mengalir. Ketika listrik mengalir melalui jalur ini, hal itu semakin merusak titik-titik tersebut. Lebih buruk lagi, dan sebenarnya alasan mengapa kerusakan ini begitu parah, arus ini menghasilkan panas. Panas ini, ketika mencapai tingkat tertentu, dapat langsung menyebabkan penyalaan, memulai reaksi berantai untuk membakar seluruh baterai dalam api yang tidak mudah padam. Kedua cacat ini secara fisik kecil, sehingga sangat sulit dideteksi. Selain itu, dengan teknologi manufaktur saat ini, mereka hampir tidak mungkin dicegah. Semua ini diterjemahkan menjadi kenyataan pahit dari jenis cacat yang lazim dan juga hampir tidak mungkin dideteksi — setidaknya dengan cara non-listrik.
Larutan
Meskipun cacat isolasi ini hampir tidak mungkin dikenali dengan cara konvensional, ada satu cara sederhana untuk memeriksanya: untuk melihat bagaimana sebenarnya listrik mengalir melalui baterai. Dengan menerapkan tegangan melalui area yang harus diisolasi secara listrik, jika listrik mengalir terlalu baik, seseorang dapat menyimpulkan bahwa ada cacat ini atau yang serupa. Ini adalah uji ketahanan isolasi.
Selain itu, dari sudut pandang pabrikan, penting untuk menemukan cacat ini sedini mungkin dalam proses produksi. Dengan begitu, suku cadang dan tenaga kerja yang baik tidak terbuang percuma dengan merakit suku cadang yang baik ke suku cadang yang rusak. Langkah paling awal di mana pengujian ini dapat dilakukan secara efektif adalah setelah sel dirakit tetapi sebelum elektrolit dituangkan ke dalamnya. (Sebagai catatan tambahan, sangat penting untuk melakukan pengujian ini sebelum menambahkan elektrolit karena menerapkan voltase dalam kondisi ini akan merusak baterai.)
Pengujian
Jadi, seperti apa tes ini di situs?
Pada jalur produksi sel prismatik misalnya, dua lembar elektroda ditumpuk dengan pemisah di antaranya. Ketiga lembar ini kemudian digulung, lapis demi lapis. Kemudian, tab elektroda dilas ke ujung ujung setiap lembar elektroda. Dan terakhir, dilas di dalam selungkup berbentuk kubus. Pada titik ini, jalur yang harus dan tidak boleh mengalir listrik sudah ada. Dengan demikian, tahanan isolasi siap untuk diukur.
Lihat halaman ini untuk detail lebih lanjut tentang produksi dan pengujian LiB.
Ada tiga titik di mana resistansi insulasi harus diukur: antara dua elektroda (sebelum pengisian elektrolit) dan antara setiap titik pada selungkup dan masing-masing dari dua elektroda (setelah pengisian elektrolit).
Ini karena titik-titik ini secara efektif merupakan satu-satunya titik kontak luar untuk baterai: setiap elektroda adalah jalur langsung ke setiap lembar elektroda, sementara setiap titik pada selungkup dapat dianggap sebagai satu titik karena jika listrik mengalir ke satu titik selungkup, titik tersebut akan mengalir melalui seluruh kandang.
Produk kita
Berikut adalah ikhtisar singkat produk untuk pengujian insulasi baterai lithium ion.
| Model produk | BT5525 | ST5520 | SM7110 | SM7120 |
|---|---|---|---|---|
| Jarak pengukuran | 0.050 MΩ to 9999 MΩ | 0.002 MΩ to 9990 MΩ | 0.001 MΩ to 10000 PΩ | 0.001 MΩ to 20000 PΩ |
| Tegangan uji (DC) | 25 V to 500 V | 25 V hingga 1000 V | 0,1 V hingga 1000,0 V | 0,1 V hingga 2000,0 V |
| Akurasi Dasar | ±1.5％ rdg. ±2 dgt. | ± 5% rdg. | ± 0.53% rdg. ±12 dgt. | ± 0.53% rdg. ±12 dgt. |
| Arus terukur | 50 µA to 50 mA | 1,8 mA | 1,8 mA hingga 50 mA | 1,8 mA hingga 50 mA |
| Dimensi dan massa | Kira-kira 215 mm (8,46 inci) L × 80 mm (3,15 inci) T × 306,5 mm (12,07 inci) D (tidak termasuk bagian yang menonjol), Kira-kira. 2,8 kg (98,8 ons) | 215 mm (8,46 inci)L × 80 mm (3,15 inci)T × 166 mm (6,54 inci)D, 1,1 kg (38,8 oz) | 330 mm (12,99 inci)L × 80 mm (3,15 inci)T × 450 mm (17,72 inci)D, 5,9 kg (208,1 oz) | 330 mm (12,99 inci)L × 80 mm (3,15 inci)T × 450 mm (17,72 inci)D, 5,9 kg (208,1 oz) |
Kesimpulan
Dalam kenyataan pahit bahwa partikulat logam dan kerusakan pada separator tidak dapat dideteksi dengan metode non-listrik atau sepenuhnya dihindari, menguji resistansi insulasi adalah satu-satunya solusi untuk menangkal bahaya keselamatan yang ditimbulkan oleh cacat ini. Seiring dengan daftar panjang produk lainnya, Hioki menyediakan berbagai macam solusi untuk pengujian keamanan selama proses perakitan baterai.
