5 buenas razones para comprobar que no haya fugas en la fabricación de baterías
La importancia de la electromovilidad está en constante aumento en todo el mundo. Con la mayor producción de vehículos eléctricos (EV) y vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV), la cantidad de baterías necesarias también aumenta con rapidez. La batería de tracción es una parte fundamental del desgaste y una posible fuente de peligro. En la era de la electromovilidad, los consumidores no quieren verse sorprendidos por un vehículo de lujo en llamas. Tampoco están interesados en invertir una gran cantidad de dinero en sustituir la batería de tracción después de unos pocos años de uso para volver al rango utilizable del vehículo. Los fabricantes y proveedores de piezas para automóviles deben utilizar métodos adecuados de detección de fugas en sus procesos de producción, ya que el electrolito de las celdas no debe fugarse ni entrar en contacto con el agua y la humedad bajo ningúna circunstancia. INFICON, uno de los principales fabricantes mundiales de equipos para detección de fugas (www.inficonautomotive.com), ha elaborado la siguiente lista de control para conocer los requerimientos en las diferentes etapas del proceso de fabricación de las baterías de tracción.
1. Cada celda de batería debe permanecer hermética.
Cuando el electrolito reacciona con el agua, se produce ácido fluorhídrico, lo cual daña la celda de batería. Al final de la vida de una celda, la concentración de agua en el electrolito debe ser lo más baja posible. Por eso, incluso las unidades más pequeñas de una batería de tracción (las celdas) deben ser herméticas al aire y al agua. Existen tres tipos de celdas de batería: prismáticas, cilíndricas y de bolsa. Después de diez años, la concentración de agua disuelta en el electrolito debe ser inferior a 80 ppm. Suponiendo una humedad del aire promedio del 50 por ciento, esto da como resultado una tasa permisible de fugas de 10-6 mbar∙l/s. Este requerimiento de hermeticidad al gas confiable solo puede comprobarse mediante métodos modernos con gases de prueba, por ejemplo, mediante pruebas de helio en una cámara de vacío.
2. Evite una fuga térmica durante el transporte
Actualmente, la mayoria de las celdas provienen de fábricas asiáticas y, desafortunadamente, las celdas pueden deteriorarse durante el envío. Esto puede tener consecuencias letales durante el transporte. Por ejemplo, las baterías y celdas de iones de litio ya no se pueden transportar como carga en aviones de pasajeros porque se corre el riesgo de un incendio. Como resultado de la denominada "fuga térmica" de una sola celda, provocada por un cortocircuito interno, muchos contenedores han quedado destruidos. Potencialmente, cada una de estas celdas potencialmente puede provocar la explosión de todo el contenedor, ya que el electrolito de la celda en combustión alcanza una temperatura de 1,100 °C. Esto es motivo suficiente para que los proveedores revisen cuidadosamente las celdas para detectar fugas.
3. Sólo una prueba de entrada de mercancías garantiza la calidad
Debido a este tipo de experiencias, muchos expertos y científicos opinan que una prueba de las mercancías de entrada es fundamental para fabricantes y proveedores. En principio, las empresas transformadoras podrían utilizar celdas de batería vacías de Asia y llenarlas, cerrarlas y formarlas localmente con electrolito. En ese caso, no cabe la menor duda de que sería necesaria una prueba de fugas. Entre las áreas susceptibles de las celdas prismáticas se encuentran, por ejemplo, las soldaduras entre la tapa y los contactos del electrodo; en las celdas cilíndricas, las conexiones de engaste entre la carcasa cilíndrica y los electrodos, y en las celdas de bolsa blanda, entre otras cosas, las fugas en el sellado de la bolsa.
4. La carcasa de los módulos y paquetes de baterías debe estar protegida del agua
Las celdas inicialmente se unen en módulos de baterías, las cuales luego se convierten en paquetes de baterías. Algunos OEM ya se hacen cargo de estos pasos de la producción mientras que otros compran paquetes completos de baterías de primer nivel a proveedores alemanes. Las carcasas de los paquetes de baterías deben proteger del agua a los módulos y celdas que contienen y cumplir con los índices de protección IP67 o IP69K, los cuales exigen protección ante una posible exposición de la carcasa a la presión de una lavadora de alta presión. Las tasas de fugas de los bordes dependen del material de la carcasa. En el caso de carcasas de plástico o acero, se comprueban las tasas de fugas en el rango de 10-3 a 5 x 10-3 mbar l/s. Para las carcasas de aluminio, es 10-5 mbar l/s. Para esto, se recomienda la detección de fugas mediante el uso de gas trazador, el cual a menudo se lleva a cabo de manera automática con un brazo robótico.
5. Solo una buena refrigeración garantiza una larga vida útil
El enfriamiento durante el ciclo de vida de una batería de tracción también afecta a su confiabilidad y vida útil, ya que las baterías se calientan durante la conducción y durante la carga. Por ese motivo, tanto las celdas como la unidad de control electrónico (UCE) de la batería de tracción deben enfriarse. En principio, es posible el enfriamiento pasivo por aire o el enfriamiento líquido activo. En este último caso, existen mezclas de agua con glicol o refrigerantes, como R1234yf. Los requerimientos específicos de hermeticidad dependen del medio refrigerante. En el caso de una mezcla de agua con glicol, la tasa límite de fugas es 10-3 mbar l/s. Un refrigerante como R1234yf debería probarse contra una tasa de fugas de unos 10-5 mbar l/s, para lo cual también se requiere el uso de métodos con gases de prueba.
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