EV 배터리 누출 테스트를 위한 더 높은 정밀도

수증기 노출은 하이브리드 전기 자동차(EV)에 사용되는 리튬 이온(Li-ion) 배터리에 대한 사형 선고입니다. 수분이 배터리 셀에 들어가 전해질과 반응하면 산이 생성됩니다. 그리고 그 산은 발열 반응을 일으켜 열 폭주(내부 화재)를 일으킬 수 있습니다.

치명적인 세포 손상은 최악의 시나리오이지만 산 침입을 허용하는 모든 세포 누출은 문제가 됩니다. 가스 분석 기기 제조업체인 Inficon의 자동차 시장 영업 관리자인 Thomas Parker는 "팩에 산 누출이 널리 퍼져 있다면 보증 문제이자 고객에게 불만이 있는 것입니다."라고 말했습니다.

오늘날 배터리 팩 누출 감지에 테스터 가스 및 관련 장비를 사용하는 것이 일반적이지만 셀 수준에서 누출을 찾는 것은 완전히 다른 작업입니다. 원통형, 각형, 파우치의 3가지 주요 배터리 셀이 현재 EV에 사용되고 있으며, 파우치 셀은 경량화로 인기를 얻고 있습니다. 진공 가압 셀 파우치는 일반적으로 작업자가 육안 검사를 거쳐 보관 및 배송 중에 밖으로 부풀어 오른 것이 있는지 확인합니다.

Parker는 SAE의 Automotive Engineering에 이렇게 말했습니다. 잡지. "시각 테스트에서 표시되는 것보다 백만 배 작은 누출에 대해 알고 싶습니다."

기술 솔루션 테스트

Inficon은 새로 출시된 ELT3000 기술이 테스터 가스를 사용하는 기존 테스트 방법으로 가능한 것보다 1,000배 더 작은 리튬 이온 셀 누출을 감지할 수 있다고 주장합니다. 누출 감지 시스템은 진공 챔버, 가스 제어 장치 및 가스 감지 장치를 사용합니다. Inficon 엔지니어는 가스 제어 장치와 가스 감지 장치를 작동하는 소프트웨어를 작성했습니다.

시스템에서 사중극자 질량 분석기를 사용하고 진공 챔버가 가스 감지 장치에 연결되는 방식은 테스트 방법의 고유성을 강조합니다. Inficon의 누출 감지 도구 연구 관리자인 Daniel Wetzig 박사는 회사가 이 솔루션에 대해 등록된 특허를 보유하고 있다고 말했습니다.

전해질로 채워진 파우치 셀에 대한 ELT300 누출 감지 프로세스 동안 테스트 장비는 소프트 셀 파우치를 보호합니다. Parker는 "이 시스템은 유연한 멤브레인으로 파우치 셀을 부드럽게 캡슐화하여 테스트 중인 샘플이 손상되지 않도록 합니다."라고 말했습니다. 유연한 멤브레인의 표면은 별도의 경계층 역할을 하는 구조를 포함합니다. “우리는 파우치 셀이 아늑하고 안전하기를 바랍니다. 우리는 또한 유연한 멤브레인이 구멍을 막아서 본질적으로 테스트 중에 누출을 덮는 것을 원하지 않습니다.”라고 그는 설명했습니다.

ELT3000의 개발자에 따르면 이 시스템은 리튬 이온 배터리 셀에 대해 매우 정확한 누출 테스트를 제공하여 기존 테스트 절차와 극명하게 대조됩니다. "누설 테스트의 주요 장점은 배터리 셀이 이미 전해질 용매로 채워져 있어 테스트 가스가 필요하지 않다는 것입니다."라고 Wetzig는 말했습니다. ELT3000은 디메틸 카보네이트(DMC), 에틸 메틸 카보네이트(EMC), 폴리프로필렌(PP)을 포함한 다양한 유형의 전해질 용매를 다룰 수 있습니다. Inficon은 2020년부터 파우치, 각형 및 원통형 셀용 배터리 누출 감지 생산 장비를 출시하기 시작했습니다.

빈 하드 케이스 각형 또는 원통형 셀에 대한 현재의 기존 테스트는 셀이 진공 챔버에 있는 동안 누출을 감지하기 위해 헬륨 테스터 가스로 셀을 채우는 방식으로 수행됩니다. 전해질은 "건조" 테스트 후에 세포에 삽입됩니다. 덜 일반적인 테스트 방법은 전해질로 채워진 셀을 진공 챔버에 넣고 셀을 "헬륨 폭격"이라고 하는 압력 하에서 헬륨에 노출시키는 것입니다. 헬륨 테스트 가스가 진공 챔버로 빠져나갈 때 누출이 감지됩니다.

Inficon의 ELT3000 누출 감지 시스템은 NY Syracuse에 있는 회사 북미 본사의 센서 기술을 사용하여 독일 쾰른에 있는 회사 연구원들이 개발했습니다. 제품 개발은 30개월에 걸쳐 진행되었습니다. Wetzig에 따르면 "ELT3000 누출 테스트는 셀 기밀성 및 이에 따른 배터리 수명에 대한 명확한 답을 제공합니다."라고 합니다.