신제품 - ELT3000: 리튬 이온 배터리 셀에 최적화된 누설 검사

리튬 이온 배터리 셀에 적합한 ELT3000 누설 탐지기

INFICON은 모바일 기기나 EV, HEV 및 FCV의 차량용 배터리에 사용되는 것과 같은 리튬 이온 배터리 셀에 대해 무결성 테스트를 위한 새로운 장치를 개발했습니다. 신형 INFICON ELT3000은 각형 또는 원형, 코인형 등 모든 종류의 하드 케이스 셀에서 누설을 감지합니다. INFICON의 새로운 공정은 배터리 셀에서 누출되는 전해질 용매 자체를 직접 검출합니다. 이는 기존의 압력 측정이나 헬륨 주입과 같은 방식보다 신뢰도가 더 높습니다. ELT3000은 배터리 셀에서 직경이 수 마이크로미터에 불과한 누설을 검사할 수 있습니다(해당 헬륨 등가 누설률은 1∙10^-6 mbar∙l/s). 이러한 뛰어난 민감도 덕분에 배터리 셀 수명이 최대 10년까지 보장됩니다. INFICON에서는 본 장치를 개발 부서의 수동 워크스테이션에서 사용하는 것은 물론 자동화된 생산 라인에서 여러 개의 셀을 동시에 테스트하는 것에도 적합하도록 설계했습니다. ELT3000의 테스트 시퀀스는 매우 간편하며, 편리한 터치 디스플레이가 있어서 직관적인 사용 및 작동이 가능합니다.

전해질 용매 검출을 기반으로 한 직접적인 누설 검사

하드케이스 셀에 적합한 TC3000L의 견고한 챔버

신형 ELT3000은 전해질 용매를 감지하는 가스 검출 시스템과 가스 유량을 관장하는 컨트롤 유닛이라는 두 가지 요소로 구성되어 있습니다. INFICON에서는 두 가지 크기의 챔버를 제공합니다(테스트 챔버 필수 요소). 배터리를 챔버 내에 넣은 후 버튼을 누르면 테스트를 시작할 수 있습니다. 그후 컨트롤 유닛은 챔버 내에서 낮은 수치의 mbar진공을 생성하게 됩니다. 배터리 셀에는 일반적으로 수 백 mbar 로 전해질이 채워져 있습니다. 이러한 차압은 누설이 발생하는 경우, 셀에서 전해질이 누출되는 상황을 조성하며, 이러한 전해질은 테스트 챔버의 진공 내에서 증발됩니다. 이때 가스 검출 시스템의 질량 분석기가 이를 감지해냅니다. ELT3000은 DMC, DEC, EMC 및 PP 등과 같은 일반적인 모든 전해질 용매를 직접적으로 검출할 수 있습니다. 챔버 용량에 따라 사이클 시간은 짧게는 30초에서 60초 정도 소요됩니다.

헬륨 주입 방식보다 더 높은 신뢰성 및 압력 측정 방식보다 더 뛰어난 민감성

질량 분석 기술을 바탕으로INFICON 배터리 셀 테스터는 기존의 압력 측정 방식보다 수 천 배 더 작은 누설까지 검출해 낼 수 있습니다. 이는 셀 수명 보장을 위해 필수적입니다. 이러한 특정 상황에서의 ELT3000은 헬륨 주입 방식에서 보다 민감도가 훨씬 더 뛰어납니다. 헬륨 주입 방식에서는 먼저 배터리 셀을 진공 챔버 내에 위치시키고, 그 다음 과압 상태의 헬륨 가스에 노출시킵니다. 이러한 방식을 적용하면 누설이 있을 경우 헬륨 가스가 셀을 뚫고 들어가게 됩니다. 누설을 통해 헬륨이 다시금 나타나면, 최종 단계에서 헬륨이 검출됩니다. 하지만 헬륨 주입 방식을 적용해서 성공하려면, 정확한 누설 발생 장소와 배터리 셀의 위치가 매우 중요합니다. 예를 들어 배터리 셀 아래쪽에 누설 지점이 있는 경우라면, 최종 진공 테스트에서 테스트 가스를 신뢰성 있게 검출하기가 어렵습니다. 이는 배터리 셀 내의 가벼운 헬륨이 위쪽으로 올라가므로 바닥에 있는 누설 지점으로부터 빠져나올 수 없기 때문입니다.

추적 가능한 결과(데이터)

ELT3000의 E-Check 테스트 누설

ELT3000을 적용한 직접 검사 방식에서는 헬륨 주입 방식에서 나타나는 문제점들을 염려할 필요가 없습니다. ELT3000은 누설되는 전해질 용매를 직접적으로 검출함으로써 누설 여부를 확인합니다. 이와 동시에, 검사 진행 중의 인적 오류 가능성을 최소화하며, 추적 가능한 결과를 보장합니다. 모든 검사 데이터는 장치에 저장되며, INFICON E-Check 테스트 누설을 적용하여 높은 신뢰성으로 장치를 교정할 수 있습니다(ISO9000 표준 요건 충족). 검출 시스템은 각 테스트에서 도출된 결과를 이전에 정의된 트리거 값과 비교하고, 누설이 있는 경우 이를 즉시 표시해줍니다. 아울러 특정 테스트 대상에 테스트 결과를 배정하는 것도 매우 용이합니다. 이를 위해 바코드 스캐너가 ELT3000의 표준화된 인터페이스에 연결되어 있으며, 이를 통해 각 셀을 개별적으로 기록할 수 있게 됩니다. 그런 다음 시스템에서는 정확한 테스트 결과를 각 부품 ID 및 타임 스탬프에 연결시킵니다.

제품 가용성

하드 케이스 셀용 ELT3000은 즉시 사용 가능합니다.

향후 전망

소프트 파우치 셀에 대한 검사에 적용할 수 있도록 2020년 말에 ELT3000의 추가 셋업이 예정되어 있습니다.