EVバッテリーのリークテストの精度が向上

水蒸気への暴露は、ハイブリッド電気自動車および電気自動車（EV）で使用されるリチウムイオン（Li-ion）バッテリーの死刑判決です。湿気がバッテリーセルに入り、電解液と反応すると、酸が発生します。そして、その酸は発熱反応を引き起こし、熱暴走、つまり内部火災を引き起こす可能性があります。

壊滅的な細胞損傷は最悪のシナリオですが、酸の侵入を可能にする細胞の漏出には問題があります。 「パック内で酸漏れが広範囲に及ぶ場合、それは保証の問題であり、不幸な顧客でもあります」と、ガス分析用機器のメーカーであるInficonの自動車市場販売マネージャーであるThomasParkerは述べています。

テスターガスと関連機器を使用することは、バッテリーパックのリーク検出に今日一般的ですが、セルレベルでリークを見つけることは非常に異なるタスクです。現在、EVには円筒形、角柱形、ポーチの3種類のバッテリーセルが使用されており、ポーチセルは軽量化により人気が高まっています。真空加圧されたセルポーチは、通常、保管および輸送中に外側に膨らんだものがあるかどうかを判断するために、作業者による目視検査を受けます。

「1週間でポーチが膨らむ原因となる漏れは、数か月または数年にわたる湿度の侵入で発生する漏れのサイズを反映していないことを知っておくことが重要です」とパーカーはSAEの自動車工学に語りました。 雑誌。 「私たちは、目視テストで示されるよりも100万分の1のリークについて知りたいのです。」

テストテクノロジーソリューション

Inficonは、新しくリリースされたELT3000テクノロジーが、テスターガスを使用する従来のテスト方法で可能なものの1,000分の1のリチウムイオンセルリークを検出できると主張しています。漏れ検知システムは、真空チャンバー、ガス制御ユニット、ガス検知ユニットを採用しています。 Inficonのエンジニアは、ガス制御ユニットとガス検知ユニットを操作するソフトウェアを作成しました。

システムでの四重極質量分析計の使用と、真空チャンバーをガス検出ユニットに接続する方法は、テスト方法の独自性を際立たせています。同社はこのソリューションの登録特許を取得していると、Inficonのリーク検出ツールのリサーチマネージャーであるDanielWetzig博士は述べています。

電解液が充填されたポーチセルでのELT300リーク検出プロセス中、テスト機器はソフトセルポーチを保護します。 「このシステムは、テスト対象のサンプルが損傷しないように、ポーチセルを柔軟な膜で穏やかにカプセル化します」とパーカー氏は述べています。柔軟な膜の表面には、独立した境界層として機能する構造が含まれています。 「私たちはポーチセルが居心地が良く安全であることを望んでいます。また、柔軟な膜が穴を塞ぎ、テスト中の漏れを本質的に覆い隠すことも望んでいません」と彼は説明しました。

ELT3000の開発者によると、このシステムは、リチウムイオン電池セルで非常に正確なリークテストを提供し、従来のテスト手順とはまったく対照的です。 「リークテストの主な利点は、バッテリーセルがすでに電解質溶媒で満たされているため、テストガスが不要なことです」とWetzig氏は述べています。 ELT3000は、炭酸ジメチル（DMC）、炭酸エチルメチル（EMC）、ポリプロピレン（PP）などのさまざまな種類の電解質溶媒を処理できます。 Inficonは、2020年にポーチ、プリズム、および円筒形セル用のバッテリーリーク検出生産装置の展開を開始しました。

空のハードケースの角柱状または円筒形のセルの現在の従来のテストは、セルが真空チャンバー内にある間に漏れを検出するためにセルにヘリウムテスターガスを充填することによって行われます。 「ドライ」テストの後、電解質がセルに挿入されます。あまり一般的ではないテスト方法では、電解質を満たしたセルを真空チャンバーに入れ、「ヘリウム爆撃」と呼ばれる圧力下でセルをヘリウムにさらします。ヘリウムテストガスが真空チャンバーに漏れると、リークが検出されます。

InficonのELT3000リーク検出システムは、ニューヨーク州シラキュースにある同社の北米本社のセンサー技術を使用して、ドイツのケルンにある同社の研究者によって開発されました。製品開発は30ヶ月にわたって展開されました。 「ELT3000リークテストは、セルの気密性、したがってバッテリーの寿命について明確な答えを提供します」とWetzig氏は述べています。