¿Qué es la prueba de resistencia de aislamiento de las baterías de iones de litio?
La medición de la resistencia de aislamiento sirve como una prueba importante para detectar defectos en las líneas de producción de celdas de baterías de iones de litio (LIB). Estructuralmente, es necesario mantener el ánodo y el cátodo, así como los electrodos y el recinto (carcasa), aislados entre sí. Si no mantiene esos componentes correctamente aislados, en otras palabras, una resistencia de aislamiento insuficiente, podría generar un riesgo de ignición o accidentes de incendio.
Si bien los defectos de aislamiento pueden ser causados por una variedad de factores, las pruebas en el proceso de producción de celdas de batería se enfocan en detectar defectos causados por cortocircuitos internos.
Cuándo probar la resistencia de aislamiento
La prueba de resistencia de aislamiento de celda de batería generalmente se lleva a cabo de la siguiente manera (* 1) :
- Antes de llenar con electrolito las celdas de la batería:
Se aplica voltaje de CC entre el ánodo y el cátodo de cada celda, y se mide la resistencia de aislamiento.
- Después de llenar con electrolito las celdas de la batería:
Se aplica voltaje de CC entre los electrodos de cada celda y el recinto, y se mide la resistencia de aislamiento.
- *1:Los tiempos de prueba y las ubicaciones de medición varían según el fabricante.
Cómo medir la resistencia de aislamiento
La resistencia de aislamiento de la celda de la batería se mide con un probador de resistencia de aislamiento o un probador de aislamiento, diseñado específicamente para la medición de alto aislamiento. Los medidores de resistencia de aislamiento aplican un voltaje de CC. Detectan la minúscula corriente que fluye cuando se aplica este voltaje y la usan para calcular el valor de la resistencia. Los medidores de resistencia de aislamiento tienen un amperímetro incorporado de alta sensibilidad que puede detectar con precisión corrientes minúsculas.
Consideraciones clave al elegir un comprobador de aislamiento
Se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones al elegir un probador de aislamiento:
- Rango de medición y precisión del valor de la resistencia de aislamiento
- Voltaje de prueba
- Corriente de carga
- Función de descarga automática
- Función de verificación de contacto
Rango de medición y precisión del valor de la resistencia de aislamiento
Los probadores de aislamiento que están diseñados específicamente para medir valores de alta resistencia se utilizan en las pruebas de resistencia de aislamiento de celdas. Los valores de referencia (resistencia) utilizados para clasificar las celdas como defectuosas o no defectuosas dependen de la batería que se esté probando. Asegúrese de verificar los valores de referencia para las celdas que se están probando y el rango de medición del probador de aislamiento.
Voltaje de prueba
El voltaje de prueba es el voltaje que el probador de aislamiento aplica a la celda bajo prueba. El voltaje de prueba apropiado varía de una batería a otra. El voltaje de CC de 100 V a 200 V generalmente se aplica en las pruebas de resistencia de aislamiento de celdas de batería. Recientemente, se ha vuelto más común usar un voltaje bajo como 5 V o 50 V.
Corriente de carga
La corriente de carga es una consideración importante desde el punto de vista de la reducción de los tiempos de prueba. La corriente de carga indica la magnitud de la salida de corriente del probador de aislamiento. Debido a su estructura, las celdas de la batería incorporan una capacitancia de doble capa. En consecuencia, se necesita tiempo para que el voltaje aumente hasta el voltaje de prueba establecido (debido al tiempo de carga de la capacitancia). Dado que las corrientes de carga más grandes se traducen en tiempos de carga más cortos, puede reducir los tiempos de prueba eligiendo un instrumento que pueda generar una corriente más grande.
Función de descarga automática
Una función de descarga automática sirve para descargar la carga que se acumula en la batería. Cuando se aplica el voltaje de prueba, la capacitancia de doble capa de la batería acumula una carga. Si la batería se conecta a un equipo de prueba en el siguiente proceso, por ejemplo, mientras aún está cargada, el equipo podría dañarse. Los probadores de aislamiento utilizan el método de resistencia o el método de corriente constante para proporcionar funcionalidad de descarga. Al probar celdas de batería, el método de corriente constante ofrece una descarga más rápida, lo que se traduce en tiempos de prueba más cortos.
Función de verificación de contacto
Si necesita realizar pruebas altamente confiables, es importante que el instrumento que elija proporcione una función de verificación de contacto. Esta función comprueba el estado de contacto entre las sondas de medición y el objeto a medir. Si las sondas de medición no están en contacto con el objeto, el probador podría concluir erróneamente que el objeto no está defectuoso (ya que el valor de la resistencia de aislamiento será alto si no se ha establecido contacto).
Probadores de aislamiento de Hioki
Los probadores de aislamiento de Hioki están trabajando en fabricantes de baterías de todo el mundo. Los siguientes modelos se utilizan en pruebas de resistencia de aislamiento en procesos de producción de celdas de batería
| Modelo del Producto | ST5520 | SM7110 | SM7120 | 3153 |
|---|---|---|---|---|
| Rango de medicion | 0,002 MΩ a 9990 MΩ |
0,001 MΩ a 10000 PΩ |
0,001 MΩ a 20000 PΩ |
0,100 MΩ a 9999 MΩ |
| Tensión de prueba (CC) | 25 V a 1000 V | 0,1 V a 1000,0 V | 0,1 V a 2000,0 V | 50 V a 1200 V |
| Precisión básica | ± 5% lect. | ± 0,53 % de lectura. ±12 dígitos |
± 0,53 % de lectura. ±12 dígitos |
± 4% lect. |
| corriente medida | 1,8 mA | 1,8 mA a 50 mA | 1,8 mA a 50 mA | 1mA |
| Descarga automática | Descarga de corriente constante | Descarga de corriente constante | Descarga de corriente constante | Descarga de resistencia |
| Comprobación de contacto | ✔ | ✔ | ✔ | — |
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