新エネルギー産業

EVバッテリーテスト
EVバッテリーセル、モジュール、パックソリューション

世界の自動車業界が電動化に移行する中、バッテリーメーカーはかつてないほどの革新と進化のプレッシャーにさらされています。ITM-LABのエンジニアは、業界のリーダーと緊密に協力して、より小さく、より軽く、より強力なバッテリーに対する需要の高まりに対応しています。現在の課題には、バッテリー試験アプリケーション用にカスタマイズされた試験方法と治具の開発、QCラボのスループットと効率の向上などがあります。材料試験業界のグローバルリーダーとして、ITM-LABは、世界中のバッテリー試験ラボのニーズを満たす独自の立場にあり、応答性が高く、現地の言語でのローカルサポートを提供し、設置、校正、トレーニング、オンサイトマシンのアップグレード、およびダウンタイムを最小限に抑えるためのプロセス内のあらゆるサービスニーズを含む幅広いサービスを提供します。

材料およびコンポーネントのテスト
バッテリーは、さまざまな材料、接着剤、溶接部、およびコンポーネント構造で構成されており、包括的なテストが必要です。ITM-LABは、バッテリーテスト用の幅広い標準グリップと固定具に加えて、バッテリーの材料とコンポーネントのテストの効率と再現性を向上させるために特別に設計されたカスタム固定具を開発しています。当社のエンジニアリングソリューショングループは、特定のニーズを満たすためにバッテリーフィクスチャの設計を迅速に完了できます。

セパレーター試験
セパレーターは、リチウムイオン電池をはじめとする液体電解質電池に欠かせない部品です。これらのセパレーターに使用されるポリマーは、組み立て中の巻線操作や、頻繁な使用による負極へのリチウムの不均一なめっきに耐えるのに十分な強度が必要です。より安全で強度の高いセパレーター材料は、アノードとカソードの間の接触をより効果的に防ぐことができ、薄い材料は各セルの重量を減らし、エネルギー密度を高めるのに役立ちます。

パンクチャクチャ試験
セパレーターのパンクチャク試験は、バッテリーのライフサイクル全体を通じて各セルの安全性と寿命を確保するために重要です。セパレーターは、頻繁な使用によって形成される樹状突起からの穿刺に耐えるのに十分な強度が必要です。このアプリケーションでは、上部プローブの適切なサンプル張力と位置合わせを確保することが重要です。テストは、EN14477およびASTMF1306と似ています。
手動式と空気圧式の両方のパンクチャーグリップは、EN 14477、ASTM F1306などの規格を満たすために利用できます。空気圧グリップは、再現性のあるクランプ力とより高いスループットを保証します。既存のシステムへの統合は、空気圧グリップを取り付けるのと同じくらい簡単です。

引張試験
引張試験は、セパレーターが製造中およびバッテリーの寿命全体にわたってすべての機械的操作に耐えられることを確認するために使用されます。適切なサンプルのアライメント、挿入、およびクランプを確保することは、最適な再現性とスループットを達成し、テスト前のサンプルの損傷を回避するために重要です。精密サンプルローダーを使用して、試験結果のばらつきを減らし、人間工学と安全性を向上させることをお勧めします。テストはASTMD882およびISO527-3に似ています。

摩擦係数試験
タイトな巻き取りは、セパレーターと電極コーティングの間に機械的な負荷を発生させるため、2つの表面間の摩擦係数を理解することが重要です。摩擦係数をよりよく理解することで、生産における適切な巻線プロセスが保証されます。ISO 8295 と ASTM D1894-14 は、このテストのガイダンスとして一般的に使用されています。

衝撃イベント試験に対する耐パンク性
セパレータ材料の選択は、機械的な性能の問題が内部短絡の可能性を高め、熱暴走につながる可能性があるため、バッテリーの完全性にとって重要です。衝撃イベントに対する耐パンク性をテストすることは、厚さと重量を削減しながら、最高の性能を発揮する材料を選択するために重要です。

自動テスト
ITM-LABの自動化システムは、バッテリーテストを新たなレベルの生産性に引き上げます。バッテリーの生産量が増加し続ける中、需要を満たすためにはスループットと効率が重要になります。自動化システムと各アプリケーションに適した機器を利用することで、オペレーターの負担を軽減し、最適な結果を維持しながら生産性を最大化できます。

電極試験

バッテリーの最も一般的な故障モードの1つは、集電体からの電極材料コーティングの亀裂または剥がれです。このひび割れや剥がれは、多くの場合、バッテリーの絶え間ない充電と放電、および使用の機械的負荷によって引き起こされます。電極の接着強度と寿命を理解することは、予想される耐用年数が終了する前にバッテリーが故障しないようにするために重要です。

180度ピールテスト

180°ピール試験は、電極と集電体の結合の強度を決定するために一般的に使用される方法です。機械的な利点と剥離装置の容易な位置合わせにより、この試験は低力グリップとロードセルを使用して実行できます。各テストで高いスループットと適切な180°ピーリングを確保するために、空気圧グリップと金属基板の使用を検討するのが最善です。

90度剥離試験
90°剥離試験は、バッテリー電極の接着性を試験するためのもう一つの一般的な方法です。90°剥離試験は、通常、180°剥離試験よりもわずかに高い負荷を持ち、一般的に基材を必要としないため、より迅速にセットアップできます。この試験に対するITM-LABの最も一般的なソリューションは、標準の90°ピールフィクスチャまたは電極の接着性試験用に特別に設計された空気圧ピールフィクスチャのいずれかです。空気圧式90°ピールフィクスチャは、再現性とスループットを向上させると同時に、オペレーターがサンプルを90°で一貫して配置および整列させるのを支援します。上部固定具には、空気圧グリップがスループットと再現性を最適化し、デリケートな材料の試験に推奨されます。

接着試験
研究者は、バッテリーの電極と集電体の接着性を試験する別の方法として、接着試験の使用を支持しています。接着試験では、集電体から電極をゆっくりと剥がすのではなく、所定の電極領域全体の接着強度に焦点を当てます。非常に高速なデータ取得速度とITM-LABの接着試験治具を組み合わせることで、最適な結果とスループットが保証されます。

フォイルテスト
アルミ箔や銅箔は、電池の集電体として使用され、従来から大量に使用されてきました。業界は、各バッテリーで最高のエネルギー密度を達成するために最小限の材料を使用しようと努力しているため、各ホイルの機械的特性を理解することは、バッテリーの安全性と寿命を確保するために重要です。箔が長く、薄く、幅が広くなるにつれて、しわや裂け目に対処するための改善された技術が必要になります。この材料の機械的特性を検証し、維持することは、バッテリー生産を最適化するために重要です。

引張試験
標準的な引張試験は、アルミニウムおよび銅箔サンプルの機械的特性を決定するための最も適切な方法です。空気圧式サイドグリップは、これらの大量の材料に対して一定の圧力と高速スループットを提供し、薄い箔はグリップ内のわずかなミスアライメントによって影響を受ける可能性があるため、テスト前のサンプルの再現性と保護には適切なサンプルアライメントが重要です。精密サンプルローダーを使用して、人間工学と安全性を向上させながら、試験結果のばらつきを減らすことをお勧めします。ASTM E345-16は、このテストのガイドとしてよく使用されます。

自動テスト
バッテリーの生産量が増加し続ける中、材料は薄くなっており、需要を満たすためにはスループットと効率が重要になっています。自動化システムと推奨機器を利用することで、より薄く、より幅が広く、より長い箔サンプルの需要を満たすことができ、オペレーターの負担を軽減し、最適な結果を維持しながらスループットを最大化できます。

溶接部検査
リチウムイオン電池をはじめとする液体電解質電池は、電極、タブ、ケーシング、セルの間に無数の溶接が必要です。各溶接部の最も一般的な故障モードと強度を理解することは、バッテリーの寿命を判断するために重要です。各溶接部は、時間の経過とともに溶接部を摩耗させる可能性のある車両またはデバイス内に見られる機械的負荷に耐える必要があります。例えば、電気自動車は常に動き、振動していますが、これは溶接設計と品質の観点から考慮する必要があります。

円筒形バッテリー溶接試験
円筒形バッテリーは、カソードタブとバッテリーカバーの溶接、アノードタブと缶底の溶接、さらには個々のタブとタブの溶接など、組み立て中に複数の溶接が必要です。これらすべてに、高いスループットと再現性のある結果を得るためには、適切なアライメントとグリップソリューションが必要です。

プリズムバッテリー溶接検査
角型セルの溶接の大部分は、カソード/アノードタブと各集電体の間、およびバスバーまたはバッテリー缶自体の内部にあります。障害はすべての場所で発生する可能性があり、一貫性と耐久性をチェックする必要があります。

パウチセル溶接試験
パウチセルには、アノードタブまたはカソードタブが溶接され、タブがバッテリー端子に溶接されています。さらに、パウチセルには、テストが必要なバスバー溶接部があります。適切なフィクスチャとサンプルのアライメント、およびさまざまなサイズに対応する汎用性の高いソリューションが重要です。

追加のテスト
バッテリー業界に導入される部品や材料が増えるにつれ、各設計の品質、強度、安全性、寿命を確保するためには、他にも数え切れないほどの機能をテストする必要があります。

膨潤試験
充電および放電中のバッテリーの拡張は、テストが必要な重要な機能です。一部のバッテリーは、サイクリング中に最小限にしか膨張および収縮しないことはよく知られています。ただし、プリズムセルとパウチセルは、各バッテリーの適切な使用と安全性を確保するために特性評価する必要がある大幅な膨張と収縮を示す可能性があります。

スタック圧縮試験
スタック圧縮試験は、バッテリーの寿命期間中の実際の力と機械的酷使を最もよく再現するために使用できます

フォーム圧縮試験
ITM-LABの幅広い圧縮プラテンは、標準または高精度の変位センサーと組み合わせることで、負荷がかかった状態の発泡材料の挙動を完全に特徴付けるために使用できます。ユーザーは、一連の圧縮プラテン(さまざまなサイズと形状で利用可能)を使用して、静的または周期的な圧縮試験を実行し、荷重と局所変位のデータを同時に取得して、EVバッテリーセルおよびパックアセンブリで使用されるフォームとゲルをテストできます。また、下部アンビルに加熱プレートを追加してプレス面の温度を制御したり、クローズドループコントローラーを使用して加熱プレートの温度を制御したり、実際の温度の読み取り値をテストソフトウェアに出力したりできます。

ラップせん断試験
ITM-LABのユーザーは、手動グリップまたは空気圧グリップを選択して、バッテリーパックおよびモジュールアセンブリで使用される接着剤と溶接部の接着強度を特徴付ける重要なラップせん断試験を実行できます。また、バーコードや測定された寸法からのラップせん断サンプル情報に基づいてグリップを横方向に位置合わせするための特殊な自動化ソリューションも用意されています。

環境試験
材料、セル、モジュール、パックは、環境条件が変化すると異なる動作をします。ITM-LABテストフレームワークに統合されたテストチャンバーにより、ユーザーはテストスペース環境を監視および制御しながら、負荷がかかった状態でサンプルをテストできます。