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ELT3000을 사용한 (자동) 배터리 셀 테스트의 모범 사례
INFICON은 최근 모든 리튬 이온 배터리 셀의 무결성 테스트를 위한 ELT3000 배터리 누출 감지기를 출시했습니다. 이 기사는 자동화 테스트 시스템에서 ELT3000을 사용하는 방법에 대한 일반적인 고객 질문에 대한 답변을 요약합니다.
누출 테스트 프로세스 계획
누출 테스트 워크스테이션을 설계하기 전에 몇 가지 일반적인 결정을 내려야 합니다.
1. 배터리 셀 제조 공정의 어디에서 테스트를 수행해야 합니까?
배터리 셀 테스트는 충전 직후와 형성 전 및/또는 형성 후에 수행할 수 있습니다. 형성 전 테스트의 이점은 누출 세포가 형성되지 않는다는 것입니다. 이렇게 하면 누출 셀 형식화와 관련된 안전 위험을 방지하는 동시에 나중에 폐기될 부품의 형성 비용을 절약할 수 있습니다. 형성 후 테스트는 형성 중 또는 취급을 통해 발생하는 누출이 감지되므로 누출된 셀이 배송되지 않음을 보장합니다. 형성 후 누출 테스트는 형성 전에 모든 최종 밀봉이 없기 때문에 모든 파우치 셀에 적용해야 합니다. 파우치 셀의 1개의 씰은 탈기 후에만 생성되므로 최종 씰은 형성 후에만 확인할 수 있습니다.
파우치 셀 형성 전(좌)과 후(우) 탈기 및 재밀봉. 녹색 점선으로 표시된 씰만 누출 여부를 테스트할 수 있습니다. 빨간색으로 표시된 봉인은 테스트할 수 없으며 파우치의 최종 봉인을 형성하지 않습니다.
2. 개별 셀 테스트와 배치 테스트 사이를 어떻게 결정합니까?
배터리 셀의 누출 테스트는 각 셀에서 개별적으로 또는 여러 셀을 일괄적으로 수행할 수 있습니다. 개별 셀을 테스트하면 각 셀에 대한 결과가 직접 산출되는 반면 배치 테스트는 2차 테스트 단계에서 배치 내 누출 셀을 식별해야 합니다. 그러나 배치 테스트는 일반적으로 자재 처리 시간이 더 짧기 때문에 더 높은 처리량을 제공합니다. 단, NG 검사 결과가 나올 경우 Batch 내 Leaky Cell을 식별하는 데 추가 시간이 필요합니다.
배터리 밀봉 공정의 1차 통과 수율은 개별 셀의 테스트 또는 배치 테스트가 더 효율적인지 여부를 결정하며 최적의 배치 크기를 결정하는 주요 요소이기도 합니다. 배치 크기는 적절한 수의 배치에서 누출 없는 테스트가 예상되고 처리량 증가가 나중에 배치 내에서 누출 셀을 식별하기 위한 추가 노력보다 중요하도록 설정해야 합니다.
3. 누출 테스트 스테이션을 어떻게 설계합니까?
배치 크기(1 = 개별 셀 테스트)가 설정되면 실제 누출 테스트 스테이션을 설계할 수 있습니다. 실제 설계는 프로세스 자동화 정도에 따라 다릅니다. ELT3000은 수동 스테이션, 반자동 스테이션뿐만 아니라 완전 자동화된 생산 라인에서도 사용할 수 있습니다.
모든 누출 감지 프로세스와 마찬가지로 충전 프로세스와 누출 테스트 스테이션 사이에 물리적 경계를 두어 테스트 영역이 주변 공기의 높은 수준의 전해질 용매로 오염되지 않도록 하는 것이 좋습니다. 컨베이어 벨트 커튼이 장착된 통로가 있는 단순한 인클로저는 테스트 스테이션을 보호하기에 충분합니다. 로봇 부품 핸들링을 사용하는 테스트 스테이션은 안전상의 이유로 폐쇄되어야 하는 경우가 많습니다.
최고의 처리량을 위해 특정 셀의 특정 치수에 맞게 설계된 맞춤형 챔버를 사용해야 합니다. 총 주기 시간은 총 측정 시간과 대피 시간으로 구성됩니다. 챔버는 부품이 로드된 후 최소 자유 부피를 달성하도록 설계되어야 합니다. 테스트 챔버의 자유 부피가 낮을수록 몇 mbar의 테스트 압력에 대한 배출 시간이 빨라집니다. 대형 챔버의 경우 더 빠른 사이클 시간을 달성하기 위해 펌프 속도를 낮추기 위해 옵션인 외부 펌프를 사용할 수도 있습니다. ELT3000은 외부 펌프도 제어할 수 있도록 준비되어 있습니다.
통제된 환경에서 FTC3000 플렉시블 챔버가 있는 수동 테스트 스테이션
높은 처리량을 위한 2개의 테스트 시스템이 있는 각형 셀을 위한 완전 자동화된 테스트 라인의 레이아웃
파우치 셀 테스트 스테이션의 레이아웃 예
3개의 ELT3000 시스템이 있는 코인 셀 트레이에 대한 자동 테스트 시스템의 예 (그래픽: Suzhou Boson Smart Technology Ltd 제공)
부품 로딩 및 언로딩은 완전 수동 스테이션의 경우 작업자가 수행하거나 자동화 스테이션의 경우 표준 자재 취급 기술(예: 컨베이어 또는 로봇 로딩)을 통해 수행할 수 있습니다.
3개의 테스트 챔버(왼쪽에 2개, 오른쪽에 1개)가 있는 자동화 테스트 시스템 내부에 코인 셀이 있는 트레이 로딩(그래픽: Suzhou Boson Smart Technology Ltd 제공)
ELT3000은 적절한 프로세스 제어를 위해 ProfiBus, PROFINET, DeviceNet 및 Ethernet/IP와 같은 여러 BUS 인터페이스를 제공합니다. ELT3000용 INFICON 챔버에는 근접 스위치가 장착되어 있어 챔버 덮개가 닫힐 때 누출 테스트 프로세스가 자동으로 시작됩니다. 누출 테스트 프로세스는 인터페이스 명령을 통해 시작할 수도 있습니다. 선택 사양인 바코드 스캐너는 테스트할 셀의 일련 번호를 읽을 수 있습니다. 측정된 누설률과 정상/불합격 신호는 테스트 프로세스가 끝나면 ELT3000에서 전송되며 셀의 일련 번호와 함께 저장됩니다.
배터리 셀에 대한 자동 테스트 솔루션이 필요한 경우 가장 가까운 영업 담당자에게 연락하시면 기꺼이 도와드리겠습니다!
ELT3000 누출 감지기, 테스트 방법 및 생산에 구현하는 방법에 대한 자세한 내용은 주문형 웹 세미나 "리튬 이온 배터리 셀의 누출 테스트"(영문)를 시청할 수도 있습니다!