Soluciones de inspección de baterías de ZEISS eMobility Solutions

May 26, 2023

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Las soluciones de inspección de baterías se han convertido en los últimos años en un aspecto crítico de la industria de las baterías. Dado que las baterías se utilizan en diversas aplicaciones, como vehículos eléctricos, sistemas de almacenamiento de energía y dispositivos móviles, es esencial garantizar que funcionen de manera óptima y segura.

Pudimos conseguir la copia de la entrevista realizada por ZEISS al respecto.

De ZEISS contamos con nuestro experto en proveedores de soluciones, el Sr. Manoj Sundaram, que es un profesional experimentado en la industria de componentes y automoción que se mueve para promover soluciones en el ámbito de los vehículos eléctricos. Las celdas de litio no destructivas, los paquetes de baterías soldadas y las soluciones de calidad de materias primas son temas clave para los OEM, los fabricantes de celdas, los investigadores y los consultores de baterías. Trabaja con empresas líderes en la industria y tiene un profundo conocimiento de los desafíos que enfrentan sus clientes. Su experiencia, extraída de las soluciones de ZEISS en todo el mundo, ha ayudado a sus clientes a mejorar el rendimiento y la seguridad de sus baterías.

Por otro lado, el Sr. Rahul Bollini es un conocido experto y consultor en baterías, un profesional muy respetado en la industria y con amplia experiencia en asesoramiento sobre baterías. Ha trabajado en proyectos relacionados con la selección de química de celdas de litio, integración de baterías, recomendaciones relacionadas con BMS, gestión del ciclo de vida y cuestiones de seguridad y ha publicado numerosos casos prácticos y artículos sobre el tema. Ha sido un usuario de primera mano de las soluciones de inspección de baterías/celdas de litio de ZEISS en sus proyectos. Tiene experiencia y está bien equipado para brindar información y recomendaciones valiosas basadas en su experiencia.

Profundicemos y aprendamos de su conversación.

Las diferentes variedades de celdas de iones de litio se pueden dividir en dos categorías, una según su forma física y otra según las materias primas que requieren.

El factor de forma, que es otro nombre para la forma física, a menudo se puede dividir en una de tres categorías: cilíndrico, de bolsa o prismático.

Según el ciclo de vida, la capacidad (en términos de celda) y el costo, los diseños prismáticos tienen más capacidad de celda, seguidos por los de bolsa y luego los cilíndricos. Por el contrario, cuando se trata de flexibilidad en el diseño de paquetes de baterías, los diseños cilíndricos son los más flexibles, seguidos de los diseños de bolsa y luego los diseños prismáticos.

LFP, NMC (que puede presentarse en cinco variantes diferentes) y NCA (que puede presentarse en dos formas diferentes) son los tipos más comunes de celdas de iones de litio. Si los comparamos en función del costo, la vida útil y la confiabilidad, LFP es superior a NMC seguido de NCA.

Como puede seguir funcionando sin riesgos incluso cuando se expone a temperaturas extremas, LFP está ganando terreno rápidamente en el mercado indio. En comparación con otros tipos de celdas de iones de litio que utilizan ánodo de grafito, este tipo particular de celda de iones de litio generalmente tiene el ciclo de vida más alto y suele ser la menos costosa de todas las opciones disponibles para celdas de iones de litio. Como resultado, ofrece una excelente relación calidad-precio por el dinero gastado.

Para tener el ajuste adecuado de las celdas en un paquete de baterías de acuerdo con el diseño original, los parámetros físicos dimensionales deben mantenerse de manera uniforme en todo momento. También es posible que altere la arquitectura de gestión térmica del paquete de baterías, lo que es particularmente problemático, en el caso de que el paquete de baterías tenga un sistema de refrigeración por contacto.

Otra consideración importante es que el cierre de tapa en la parte superior de la celda cilíndrica debe estar en muy buenas condiciones en todo momento; de lo contrario, existe riesgo de fuga de electrolito, lo que en algunos casos puede provocar incendios.

Aunque cada paso en la producción de celdas de iones de litio implica una tecnología muy compleja, todavía existe la posibilidad de que el producto terminado tenga defectos en el interior. Este defecto normalmente se manifiesta durante el proceso de juntar elementos, como al enrollar el rollo de gelatina en una lata cilíndrica o al realizar otras actividades que son funcionalmente equivalentes en varios factores de forma. Como resultado, varias empresas han comenzado a investigar el funcionamiento interno de la celda antes de enviarla a sus clientes premium, ya que existe la posibilidad de que pierdan el contrato si falla de alguna manera. Hoy en día, esta actividad es cada vez más común y se puede encontrar en cada vez más productos. Muchas empresas están haciendo planes para convertirlo en una oferta estándar como parte de su proceso de calidad.

(Imagen cortesía de: Microscopio Xay CARL ZEISS Versa 515)

El análisis de fallas es algo que realizo regularmente, y cuando necesito comprender las fallas físicas en el nivel externo de la celda o examinar la celda internamente (uniformidad del saliente de los electrodos, curvaturas de los electrodos, colocación de las pestañas), utilizo CT (tomografía computarizada). ) exploraciones. Proporciona una imagen tridimensional de la célula que es excepcionalmente clara, lo que permite un análisis en profundidad de la estructura. Revela la ubicación precisa del problema, que debe investigarse más a fondo a nivel de nanoescala para poder realizar una investigación más profunda.

La microscopía de rayos X, a menudo conocida como XRM, es una técnica que empleo para investigar una región de interés a nanoescala ubicada dentro de una célula. Proporciona una imagen general tridimensional de la región de interés para que el problema pueda comprenderse de forma más completa.

SEM (microscopía electrónica de barrido), que puede analizar características con una resolución de 10 nanómetros o menos, es el instrumento elegido para realizar investigaciones sobre aspectos bidimensionales.

Los clientes con los que consulto han recibido mucha ayuda y apoyo de ZEISS en sus esfuerzos de investigación. La medición ha resultado ser bastante precisa. Como ejemplo... un tema CELL en cuestión se puede estudiar en diferentes niveles de resolución según el requisito. Una tomografía computarizada puede proporcionar información con una resolución de 30 micrones de la celda completa y pasar a un XRM proporcionaría resoluciones de unas pocas micras a nivel de retorno de la inversión. Además, una celda puede someterse a un análisis de desmontaje completo en un FESEM para evaluar estructuras más finas y estudiarlas con una resolución de 0,5 nanómetros. Su FESEM ha demostrado ser muy útil a la hora de realizar investigaciones sobre materias primas a nivel nanoescalar.

Las instalaciones de ZEISS en Bangalore están bien diseñadas. Después de interactuar con algunas de las empresas que conozco en el sector, me ha llamado la atención que ZEISS ha estado brindando soporte a estos clientes y que algunos de estos clientes incluso han recibido soporte técnico de ZEISS en ubicaciones fuera del país. Esto continúa para mostrar cómo han sido los comentarios. Nunca he visto una empresa en este dominio que tenga experiencia tecnológica en inspección de CÉLULAS/Baterías y la ofrezca como una solución de catálogo estándar.

A intervalos regulares, llevo baterías de iones de litio a las instalaciones de ZEISS en Bangalore para que las midan. La medición ha sido muy exacta y he descubierto que es de gran utilidad para realizar mi análisis de falla de la celda de iones de litio. En general no tengo ninguna crítica que hacer al respecto.

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