Mikroleckagen an befüllten und verschlossenen Batteriezellen direkt erkennen: präzise, zerstörungsfrei und automatisierbar.
MACEAS entwickelt kundenspezifische Prüfanlagen für die direkte Elektrolyt-Dichtheitsprüfung von Batteriezellen. Das Prüfverfahren, die Vakuumkammer, die Zellaufnahme, das Teilehandling und die Auswertung werden auf Zellformat, Elektrolyt, Grenzleckrate und Taktzeit abgestimmt.
Anders als indirekte Prüfverfahren weist die Elektrolyt-Dichtheitsprüfung flüchtige Bestandteile des tatsächlich eingefüllten Elektrolyten nach. Damit eignet sie sich insbesondere zur Qualitätsprüfung bereits befüllter und verschlossener Lithium-Ionen- und anderer Metall-Ionen-Zellen.
Direkter Elektrolytnachweis
Austretende Lösungsmittelbestandteile werden unmittelbar detektiert.
Zerstörungsfreie Prüfung
Dichte Zellen können nach der Prüfung im Produktionsprozess verbleiben.
Automatisierte Serienprozesse
Kammertechnik, Handling, Auswertung und NIO-Sortierung lassen sich zu einem vollständigen Prüfprozess verbinden.
Das Ergebnis: eine kundenspezifische Prüfanlage, die Zellqualität, Prozesssicherheit und Serientauglichkeit miteinander verbindet.
… und Prüfaufgabe bewerten lassen
Vorteile in der Serienproduktion
Befüllte Zellen
zuverlässig prüfen
Kleinste Leckagen erkennen
Alle gängigen Zellformate prüfen
Objektive Gut-/Schlecht-Entscheidungen erhalten
Ohne zusätzliches Prüfgas prüfen
Prüfprozesse automatisieren
Typische Batteriezellen und Anwendungen
Pouch-Zellen
Prismatische Zellen
Zylindrische Zellen und Knopfzellen
Mögliche Einsatzzeitpunkte
MACEAS Prüfverfahren im Vergleich
| Kriterium | Helium-Dichtheitsprüfung | Ultraschall-Dichtheitsprüfung im Wasserbad | Elektrolyt-Dichtheitsprüfung | Druckabfallprüfung |
|---|---|---|---|---|
| Besonders geeignet für | Sehr kleine Grenzleckraten und quantitative Serienprüfung | Erkennung und direkte Lokalisierung von Leckstellen | Befüllte und verschlossene Batteriezellen | Mittlere bis größere Grenzleckraten und Serienprüfungen |
| Prüfzeitpunkt | Komponenten- und Baugruppenfertigung | Bei druckbeaufschlagbaren, für das Wasserbad geeigneten Bauteilen | Nach der Befüllung und dem Versiegeln der Zelle | Komponenten- und Baugruppenfertigung |
| Leckstelle lokalisierbar | Ja, mittels Helium-Schnüffelprüfung | Ja | In der Regel nicht unmittelbar | Nein |
| Wasserbad oder Trocknung erforderlich | Nein | Ja | Nein | Nein |
| Besondere Stärke | Höchste Empfindlichkeit und objektiver Leckratenwert | Anschauliche Leckageortung | Prüfung mit dem tatsächlich austretenden Elektrolyt | Wirtschaftlich und gut automatisierbar |
Wenn Druckprüfung und Helium-Bombing an ihre Grenzen stoßen
Druckabfall- und Differenzdruckverfahren sind wirtschaftlich und für zahlreiche Produktionsschritte geeignet. Bei sehr kleinen Leckagen können die Messergebnisse jedoch durch Temperatur, Zellvolumen, Verformung und Stabilisationszeiten beeinflusst werden. Außerdem liefern sie keinen direkten Nachweis austretenden Elektrolyts.
Auch das sogenannte Helium-Bombing ist bei flüssigkeitsgefüllten Zellen nur eingeschränkt aussagekräftig. Helium kann sich im Gasraum der Zelle sammeln, während mit Elektrolyt benetzte Leckstellen nicht zuverlässig beaufschlagt werden. Die direkte Elektrolytdetektion nutzt dagegen das austretende Lösungsmittel selbst als Nachweismedium.
Je später im Fertigungsprozess geprüft wird, desto wichtiger ist ein Verfahren, das die tatsächlich befüllte und verschlossene Zelle bewertet.
Anwendungsbeispiele aus unserer Praxis
Elektrolyt-Dichtheitsprüfung prismatischer Batteriezellen
Nach Befüllung und finalem Verschließen werden die prismatischen Zellen automatisch identifiziert und in eine bauteilspezifische Vakuumkammer eingelegt. Während der Prüfung weist das Analysesystem mögliche austretende Elektrolytbestandteile nach.
Die Prüfanlage verbindet:
- automatische Zellzuführung,
- reproduzierbare Positionierung,
- Vakuumprüfung,
- Gut-/Schlecht-Bewertung,
- Rückverfolgbarkeit der Messergebnisse,
- automatische NIO-Ausschleusung.
Durch parallel arbeitende Prüfkammern lassen sich Evakuierung, Messung und Entladung zeitlich überlagern. Das Anlagenkonzept kann zunächst für eine Zellvariante ausgelegt und später um weitere Formate oder zusätzliche Prüfmodule erweitert werden.
Beispielhaftes Anlagenkonzept
Prismatische Batteriezellen
So funktioniert die direkte Elektrolyt-Dichtheitsprüfung
Kundenspezifisches Anlagenkonzept
Die Prüfanlage besteht, abhängig von Zellformat und Produktionsziel, aus:
bauteilspezifischer Zellaufnahme
starrer Vakuumkammer oder flexibler Pouch-Zell-Kammer
Vakuumerzeugung
Elektrolyt-Detektionssystem
Grobleck- und Kontaminationsschutz
automatischer Kammerreinigung beziehungsweise Spülung
SPS-Steuerung und Prüfsoftware
Rezept- und Variantenverwaltung
Messdatenarchivierung und Rückverfolgbarkeit
Zellzuführung und Entnahme
NIO-Sortierung
optionaler Kennzeichnung
Schnittstellen zu MES, Leitrechner oder Produktionslinie
MACEAS liefert nicht nur ein Messgerät, sondern den vollständigen, bauteilspezifischen Prüfprozess:
von der Zellaufnahme bis zur automatisierten Ergebnisverarbeitung.
Von der Prüfaufgabe
zur fertigen Prüfanlage
MACEAS betrachtet nicht nur den Detektor, sondern den vollständigen Produktionsprozess – von der Analyse der Batteriezelle bis zur Integration der fertigen Prüfanlage.
Welche Dichtheitsprüfung passt zu Ihrer Zellfertigung?
Nicht jede Prüfaufgabe benötigt eine direkte Elektrolytdetektion. Vor der Befüllung kann beispielsweise eine Heliumprüfung technisch und wirtschaftlich geeigneter sein. Nach der Befüllung bietet die direkte Elektrolytdetektion dagegen die Möglichkeit, die fertige Zelle unter realitätsnahen Bedingungen zu bewerten.
MACEAS analysiert den Prüfzeitpunkt, die geforderte Empfindlichkeit und den Produktionsprozess und entwickelt daraus das geeignete Prüf- und Automatisierungskonzept.
… und Ihre Anforderungen mit uns besprechen
Häufige Fragen
Einsatz und Eignung
Was wird bei der Elektrolyt-Dichtheitsprüfung gemessen?
Gemessen werden flüchtige Bestandteile des in der Batteriezelle enthaltenen Elektrolyten, die unter Vakuum durch eine Undichtigkeit in die Prüfkammer gelangen. Je nach Elektrolytzusammensetzung kann das Analysesystem auf bestimmte Lösungsmittel beziehungsweise deren charakteristische Massensignale abgestimmt werden.
Welche Zellformate können geprüft werden?
Wann erfolgt die Prüfung?
Typische Prüfzeitpunkte sind unmittelbar nach Befüllung und Verschluss, nach Formation, nach Entgasung und finalem Verschließen oder am End-of-Line.
Ist das Verfahren zerstörungsfrei?
Ja, sofern Kammer, Vakuumprofil und Zellaufnahme korrekt auf das Zellformat abgestimmt sind. Besonders bei Pouch-Zellen ist eine geeignete Abstützung notwendig.
Kann eine Elektrolytleckrate direkt in eine Heliumleckrate umgerechnet werden?
Nicht exakt. Die Flüssigkeitsleckrate hängt von Elektrolytzusammensetzung, Dampfdruck, Benetzung, Zellinnendruck und Leckgeometrie ab. Angezeigte heliumäquivalente Werte beruhen deshalb auf definierten Referenzbedingungen.
Wie wird die Anlage vor Elektrolytkontamination geschützt?
Können mehrere Zellen gleichzeitig geprüft werden?
Kann die Prüfung vollständig automatisiert werden?
Ersetzt die Elektrolytprüfung eine Heliumprüfung?
Geschäftsführer
Ihre Prüfaufgabe bewerten lassen
Ob Machbarkeitsuntersuchung, manuelle Prüfstation oder vollautomatisierte Serienanlage: MACEAS entwickelt das passende Anlagenkonzept für Ihre Batteriezellen.
Gemeinsam klären wir Zellformat, Elektrolyt, Prüfzeitpunkt, Grenzwert, Taktzeit und Automatisierungsgrad und leiten daraus den geeigneten Prüfprozess ab.
Dichtheitsprüfung von Batteriezellen mit direkter Elektrolytdetektion
Die Elektrolyt-Dichtheitsprüfung ist ein spezialisiertes Verfahren zur Qualitäts- und Sicherheitsprüfung von Batteriezellen. Sie dient dazu, feinste Undichtigkeiten an bereits befüllten Lithium-Ionen-Zellen zu erkennen, bevor Elektrolyt austritt, Feuchtigkeit eindringt oder sicherheitsrelevante Folgeschäden entstehen.
Besonders relevant ist das Verfahren in der Fertigung von Pouch-Zellen, prismatischen Zellen und zylindrischen Zellen für Elektromobilität, stationäre Energiespeicher, Consumer Electronics und industrielle Batteriesysteme.
Dichtheitsprüfung von Batteriezellen mit direkter Elektrolytdetektion
Bei der direkten Elektrolyt-Dichtheitsprüfung wird die befüllte und verschlossene Batteriezelle in eine Prüfkammer eingebracht. Unter Vakuum können bei vorhandenen Mikrolecks flüchtige Bestandteile des Elektrolyten aus der Zelle austreten. Diese Dämpfe werden anschließend messtechnisch nachgewiesen, zum Beispiel mit einem Quadrupol-Massenspektrometer oder vergleichbarer Sensortechnologie.
Der Vorteil: Es wird nicht nur ein abstrakter Leckpfad geprüft, sondern der tatsächliche Austritt relevanter Elektrolytbestandteile. Dadurch eignet sich das Verfahren besonders für fertig befüllte Zellen, bei denen klassische Prüfgase nicht mehr oder nur eingeschränkt eingesetzt werden können.
Gute Gründe für MACEAS
Einordnung im Prüfprozess
Die Elektrolyt-Dichtheitsprüfung ist vor allem für den späteren Zellfertigungsprozess relevant — also nach Elektrolytbefüllung und Zellverschluss. Davor kommen häufig andere Verfahren zum Einsatz, etwa Helium-Vakuumprüfung oder Helium-Schnüffelprüfung von Zellgehäusen, Deckeln, Kühlsystemen oder Batteriekomponenten. Auch Fachquellen beschreiben Heliumprüfung und direkte Elektrolytdetektion als unterschiedliche, aber komplementäre Prüfansätze im Batterieumfeld.
Was MACEAS auszeichnet
und Technologien
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