Medición de la resistencia de la soldadura para mejorar el rendimiento de las baterías de iones de litio

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Centrarse en la calidad de la soldadura para aumentar el rendimiento de las baterías xEV
Ayudando a mejorar la calidad con una medición precisa y de alta velocidad de muy baja resistencia

cliente destacado

Company J es un fabricante de automóviles centrado en Asia que se está expandiendo al mercado global. La empresa comenzó a desarrollar y vender vehículos eléctricos híbridos (HEV) en una etapa temprana. Más recientemente, se ha centrado en desarrollar vehículos eléctricos (EV) en línea con el cambio global hacia la electrificación.

Transfondo

Abordar la necesidad de evaluar con precisión y de manera no destructiva la calidad de las soldaduras en las baterías al principio del proceso de fabricación.

En medio de la creciente conciencia mundial sobre la necesidad de alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de las Naciones Unidas, muchos países y empresas han estado trabajando para lograr una sociedad descarbonizada y neutra en carbono. En el contexto de ese esfuerzo, es probable que el cambio previsto hacia la energía renovable y los vehículos eléctricos impulse una mayor adopción y utilización de baterías recargables (pilas secundarias) en el mercado. Es particularmente probable que las baterías de iones de litio experimenten un crecimiento significativo de la demanda a medida que los vehículos eléctricos obtengan una adopción generalizada.

La demanda de baterías de iones de litio, que ofrecen una larga vida útil y un alto nivel de seguridad, está creciendo en medio de las expectativas de baterías de mayor potencia, más grandes y significativamente menos costosas. A medida que la adopción de baterías se extiende a una amplia gama de campos, los clientes han buscado mejoras adicionales en el rendimiento de las baterías de iones de litio.

Como fabricante de automóviles que se enfoca en el desarrollo de EV mientras mira hacia el mercado global, la Compañía J ha dedicado muchas horas de desarrollo para mejorar el rendimiento de los paquetes de baterías de iones de litio que se usan en los EV. Después de haber realizado repetidas mejoras generales para aumentar el rendimiento del paquete de baterías, la empresa ha cambiado su enfoque en los últimos años para mejorar la calidad de las soldaduras en las baterías. Las soldaduras se utilizan en una variedad de pasos de unión a lo largo del proceso de fabricación de celdas y paquetes de baterías. Los defectos en la calidad de las soldaduras que involucran circuitos eléctricos son particularmente críticos en la medida en que pueden impedir que la celda de la batería y el paquete de baterías alcancen su máximo rendimiento.

Hasta la fecha, la empresa J ha supervisado el funcionamiento de la soldadora y ha eliminado los productos defectuosos mediante inspecciones visuales e inspecciones de coincidencia de imágenes de las soldaduras. Sin embargo, las pruebas destructivas de soldaduras como parte de las inspecciones de muestreo han demostrado la baja confiabilidad de los juicios de aprobación o falla al revelar que los productos que se pensaba que no eran defectuosos, de hecho lo eran y que los productos eliminados porque se pensaba que eran defectuosos, de hecho no lo eran. -defectuoso. Al permitirles pasar a los procesos de producción posteriores, la detección tardía de productos defectuosos tiene un impacto significativo en los costos de fabricación de las baterías. En el peor de los casos, los productos defectuosos podrían enviarse al mercado. La empresa J había estado estudiando cómo podría evaluar de manera precisa y no destructiva la calidad de la batería en una etapa anterior del proceso de fabricación.

  • Módulo con celdas prismáticas
  • soldaduras

Consideraciones clave que llevaron al cliente a elegir Hioki

Un gran elogio para un probador dedicado que puede medir de forma rápida y precisa una resistencia súper baja que sería indetectable con un DMM

En su esfuerzo por cuantificar los aspectos de la calidad de la soldadura que no son fácilmente observables y hacerlo de una manera altamente reproducible, la Compañía J aumentó las inspecciones de calidad convencionales centrándose en la medición de la resistencia eléctrica de la soldadura. Los valores altos de resistencia pueden causar calentamiento durante la carga y descarga de las baterías de iones de litio, lo que potencialmente puede provocar un incendio y un rendimiento degradado. La empresa incorporó mediciones de resistencia de soldadura en el proceso de fabricación desde el punto de vista dual del rendimiento y la seguridad de la batería.

Sin embargo, el tiempo dedicado a la medición de la resistencia debe minimizarse debido a la necesidad de fabricar baterías de iones de litio lo más rápido y en la mayor cantidad posible para satisfacer la creciente demanda mundial. Además, a diferencia de los componentes electrónicos, donde la tendencia es hacia la miniaturización, las baterías de automóviles, las barras colectoras y las piezas relacionadas solo están creciendo. La tendencia inversa de los valores de resistencia es a la baja. Los fabricantes enfrentan desafíos extremos cuando buscan medir con precisión valores de resistencia extremadamente pequeños del orden de microohmios en componentes grandes.

Inicialmente, la Compañía J midió la resistencia de soldadura usando los mismos multímetros digitales (DMM) que usa en los procesos de medición de voltaje. Sin embargo, después de darse cuenta de que las capacidades de medición de resistencia de dichos instrumentos no eran suficientes para detectar con precisión la resistencia súper baja de las soldaduras, la compañía comenzó a considerar si comprar instrumentos dedicados específicamente para su uso en la medición de resistencia súper baja. Después de recopilar información de varios proveedores, el fabricante de automóviles eligió el medidor de resistencia Hioki RM3545-02.

El RM3545-02 incorpora experiencia y tecnología para medir con precisión la resistencia eléctrica acumulada por Hioki mientras desarrollaba numerosos medidores de resistencia y acumulaba un historial de éxito en una variedad de industrias. La capacidad del producto para medir la resistencia en un amplio rango, desde 0,01 μΩ hasta 1200 MΩ, satisfizo los requisitos de la Compañía J, al igual que sus fortalezas particulares en la medición de resistencia súper baja (resistencia ultrabaja).

  • Ejemplo de medición: medidor de resistencia RM3545-02
  • Area de contacto

Los paquetes de baterías que constan de múltiples celdas de batería conectadas generan grandes voltajes.
Cuando se mide la resistencia de las soldaduras de la barra colectora del paquete de baterías, estos altos voltajes pueden causar daños en los instrumentos, lo que invita al tiempo de inactividad en las líneas de producción de volumen. La empresa J también instaló un adaptador de protección cuya función era evitar dicha entrada de sobretensión.

  • Adaptador de protección

Beneficios

Medición automática de resistencia súper baja de soldaduras con precisión, seguridad y velocidad

La empresa J construyó un sistema capaz de medir automáticamente la resistencia súper baja con precisión, seguridad y rapidez en el proceso de inspección de soldadura de la barra colectora del paquete de baterías mediante la incorporación del medidor de resistencia RM3545 en el probador de sonda voladora FA1240-61. En la medición de las soldaduras de la barra colectora del paquete de baterías, una diferencia de solo 1 mm en las posiciones en las que las sondas realizan las mediciones puede hacer que los valores medidos cambien en decenas de microohmios. De esta forma, la precisión del posicionamiento es fundamental y la avanzada tecnología de sondeo Hioki's hace posible una medición de resistencia precisa y automática.

En otros procesos de inspección, la Compañía J había implementado pruebas multicanal de alta velocidad para reducir los tiempos de medición de la resistencia de soldadura para componentes como láminas de electrodos y cables con lengüeta dentro de las celdas de la batería. El módulo Z3003, que se puede instalar en una ranura del RM3545-02, permite que un solo instrumento cambie entre hasta 20 canales a alta velocidad. Como resultado, la empresa puede probar múltiples productos que se transportan en una sola bandeja a la vez, lo que le permite mejorar el rendimiento en toda la línea de producción a bajo costo y sin expandir el espacio del equipo instalado.

  • Instalación de la unidad multiplexora Z3003 en el RM3545-02
  • Medición multipunto de 20 ubicaciones cuando se montan dos módulos Z3003 (para medición de 4 terminales)

Gracias a este sistema de inspección automática, que combina el RM3545-02 con el FA1240-61 y el Z3003, la empresa J puede cuantificar con precisión la calidad de la soldadura de una manera que antes solo era posible mediante pruebas destructivas. El coordinador responsable de la decisión de compra expresó su confianza en que la capacidad de realizar mediciones de resistencia súper baja automáticamente, a volumen y velocidad ha ayudado a mejorar el rendimiento y la calidad de las baterías de iones de litio utilizadas en los vehículos eléctricos.

Mirando hacia el futuro, la Compañía J está considerando comprar el Switch Mainframe SW1002 y el Módulo multiplexor SW9001, que se pueden agregar como periféricos para aumentar la cantidad de canales de medición a un máximo de 132 canales, en un esfuerzo por acelerar aún más los procesos de inspección y mejorar la seguridad. .

  • Ejemplo de combinación de Switch Mainframe SW1002 y RM3545

La empresa J también está considerando la serie de probadores de batería BT356x, que puede admitir voltajes de hasta 1000 V.

En el futuro, el fabricante de automóviles planea seguir contando con la cooperación de Hioki, que ofrece una amplia gama de opciones, para realizar actividades de I+D con el objetivo de mejorar el rendimiento de las baterías de iones de litio.

productos comprados

Productos que el cliente planea comprar en el futuro