5 aspectos que debes comprobar al buscar fugas en las baterías para automóviles eléctricos

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Por Meisa Staff, 5 febrero 2020

La importancia de la electromovilidad y la producción en masa de vehículos eléctricos (EV) y vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV) aumenta cada día, por lo que la cantidad de baterías necesarias para ello también crece con rapidez. 

La batería de tracción es una parte fundamental del desgaste y una posible fuente de peligro. En la era de la electromovilidad, los consumidores no quieren verse sorprendidos por un vehículo de lujo en llamas. Tampoco están interesados en invertir una gran cantidad de dinero en sustituir la batería de tracción después de unos pocos años de uso solo para volver al rango utilizable del vehículo. 

Los fabricantes y proveedores de piezas para automóviles deben utilizar métodos adecuados de detección de fugas en sus procesos de producción, ya que el electrolito de las celdas no debe fugarse ni entrar en contacto con el agua y la humedad bajo ninguna circunstancia. 

INFICON, uno de los principales fabricantes mundiales de equipos para detección de fugas, ha elaborado la siguiente lista de control para conocer los requerimientos en las diferentes etapas en el proceso de fabricación de baterías de tracción.

1. Cada celda de batería debe permanecer hermética

Cuando el electrolito reacciona con el agua, se produce ácido fluorhídrico, lo cual daña la celda de la batería. Al final de la vida de una celda, la concentración de agua en el electrolito debe ser lo más baja posible. Por eso, incluso las unidades más pequeñas de una batería de tracción (las celdas) deben ser herméticas ante el aire y agua. 

Existen tres tipos de celdas de batería: prismáticas, cilíndricas y de bolsa. 

Después de diez años la concentración de agua disuelta en el electrolito debe ser inferior a 80 ppm. Por lo que suponiendo una humedad del aire promedio del 50 por ciento, esto da como resultado una tasa permisible de fugas de 10-6 mbar∙l/s. 

Este requerimiento de hermeticidad al gas confiable solo puede comprobarse con la ayuda de métodos modernos con gases de prueba, por ejemplo, mediante pruebas de helio en una cámara de vacío.

[ Conoce los 10 errores más comunes al realizar pruebas de detección de fugas en la industria Automotriz ]

 

2. Evitar una fuga térmica durante el transporte

Actualmente, la mayoría de las celdas provienen de fábricas asiáticas y desafortunadamente, éstas pueden deteriorarse durante el envío. 

Esto puede tener consecuencias letales durante su transportación. Por ejemplo, las baterías y celdas de iones de litio ya no pueden viajar como carga en aviones de pasajeros porque entrañan un riesgo de incendios considerable. Como resultado de la denominada "fuga térmica" de una sola celda, provocada por un cortocircuito interno, muchos contenedores han quedado destruidos. 

Potencialmente, cada una de estas celdas puede provocar la explosión de todo el contenedor, ya que el electrolito de la celda en combustión alcanza una temperatura de 1,100 °C. Esto es motivo suficiente para que los proveedores revisen cuidadosamente las celdas para detectar cualquier posible fuga.

3. Sólo una prueba de entrada de mercancías garantiza la calidad

Debido a este tipo de experiencias, muchos expertos y científicos opinan que una prueba de las mercancías durante su entrada es fundamental para los fabricantes y proveedores. 

En principio, las empresas transformadoras podrían utilizar celdas de batería vacías de Asia y llenarlas, cerrarlas y formarlas localmente con electrolito. En ese caso, no cabe la menor duda de que sería necesaria una prueba de fugas. 

  • Entre las áreas susceptibles de las celdas prismáticas se encuentran las soldaduras entre la tapa y los contactos del electrodo.
  • En las celdas cilíndricas, las conexiones de engaste se localizan entre la carcasa cilíndrica y los electrodos.
  • En las celdas de bolsa blanda, entre otras cosas, las fugas están en el sellado de la bolsa.

4. La carcasa de los módulos y paquetes de baterías debe estar protegida del agua

Las celdas inicialmente se unen en módulos de baterías, las cuales posteriormente se convierten en paquetes de baterías. Algunos OEM ya se hacen cargo de estos pasos en la producción mientras que otros compran paquetes completos de baterías de primer nivel a proveedores alemanes. 

Las carcasas de los paquetes de baterías deben proteger del agua a los módulos y celdas que contienen y cumplir con los índices de protección IP67 o IP69K, los cuales exigen protección ante una posible exposición de la carcasa a la presión de una lavadora de alta presión. 

Las tasas de fugas de los bordes dependen del material de la carcasa. En el caso de carcasas de plástico o acero, se comprueban las tasas de fugas en el rango de 10-3 a 5 x 10-3 mbar l/s. 

Para las carcasas de aluminio, es de 10-5 mbar l/s. Para esto, se recomienda la detección de fugas mediante el uso de gas trazador, la cual a menudo se lleva a cabo de forma automatizada con un brazo robótico.

5. Solo una buena refrigeración garantiza una larga vida útil

El enfriamiento durante el ciclo de vida de una batería de tracción también afecta a su confiabilidad y vida útil, ya que las baterías se calientan durante la conducción y carga. 

Por ese motivo, tanto las celdas como la unidad de control electrónico (UCE) de la batería de tracción deben enfriarse. En principio, es posible el enfriamiento pasivo por aire o el enfriamiento líquido activo. En este último caso, existen mezclas de agua con glicol o refrigerantes, como R1234yf. 

Los requerimientos específicos de hermeticidad dependen del medio refrigerante. En el caso de una mezcla de agua con glicol, la tasa límite de fugas es 10-3 mbar l/s. Un refrigerante como R1234yf debería probarse contra una tasa de fugas de unos 10-5 mbar l/s, para lo cual también se requiere el uso de métodos con gases de prueba.

En Meisa somos especialistas en las mejores técnicas para detección de fugas en la industria automotriz y contamos con una amplia variedad de productos INFICON para todo tipo de necesidad, acércate a nuestros asesores expertos y cuéntanos sobre tus procesos.

 

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