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Note d'application

Débitmètres liquides dans la fabrication de batteries

Dans le procédé de fabrication des batteries lithium-ion, les débitmètres liquides permettent de doser en batch l’électrolyte dans les batteries afin d’obtenir une meilleure durée de vie et une plus grande capacité.

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Dans le cadre de la transition énergétique, consistant à passer des combustibles fossiles aux sources d’énergie renouvelables, les batteries lithium-ion sont privilégiées pour le stockage de l’énergie. Elles ont la capacité de se recharger et d’alimenter les véhicules électriques et les appareils électroniques du quotidien.

Dans les batteries lithium-ion, l’électrolyte est une solution sous forme liquide qui favorise le passage des ions entre les électrodes de la batterie, permettant alors d’effectuer les cycles de charge et de décharge. L’un de nos clients, un important fournisseur de machines de production pour les batteries lithium-ion, a demandé à Bronkhorst de fournir une solution de dosage massique pour remplir avec précision ces électrolytes dans les cellules de la batterie durant l’étape de fabrication.
 

Débitmètre liquide dans la fabrication de batterie

Exigence de l'application

Un process élaboré de remplissage de batterie en continu ou cyclique doit être réalisé à faible pression, voir en condition sous vide dans un environnement très sec afin de garantir une distribution homogène de l’électrolyte à l’intérieur de la cellule de batterie de type « Pouch ». Le contrôle précis de la quantité d’électrolyte est une condition essentielle.

Caractéristiques importantes

  • La quantité optimale d’électrolyte est fournie grâce à la grande précision du débitmètre
  • Contrôle du débit massique en temps réel
  • Enregistrement de chaque dose délivrée pour un bon suivi 


Solution adoptée

Dans cette application, l’électrolyte est versé dans la cellule de la batterie sous vide avec une aiguille de dosage de haute précision. Le remplissage (partiel) est répété plusieurs fois selon les besoins du fabricant de batterie et le type de cellule.

Pour remplir les cellules « Pouch », un montage en parallèle de plusieurs appareils mini CORI-FLOW M15 et de vannes spéciales conçues par le client sont reliées au réservoir d’alimentation en électrolyte. Ici, la pression est contrôlée par un régulateur de pression EL-PRESS type P-800 à une valeur constante de 0,5 bar(g).

L’électrolyte, généralement un peu plus dense et plus visqueux que l’eau, est aspiré dans la cellule de la batterie qui a été mise sous vide avant le remplissage. Pour une bonne répartition de l’électrolyte à l’intérieur de la batterie, il faut 3 à 15 secondes pour remplir la batterie de 20 à 150 ml d’électrolyte, selon la taille de la batterie.

Régulateur de débit dans la fabrication de batterie
Schéma fluidique

Le débitmètre liquide fournit la quantité optimale d’électrolyte grâce à la grande précision de l’instrument. Par conséquent, la qualité de ce procédé de remplissage de l’électrolyte aura une incidence positive sur les performances finales de la batterie. 

Le débitmètre liquide permet de mesurer et de réguler le débit massique en temps réel, ce qui élimine le besoin d’une balance de précision et évite l’utilisation d’une pompe qui ne peut pas indiquer le débit réel. De plus, chaque dose peut être monitorée, ce qui ajoute plus de transparence. C’est important pour le contrôle interne de la qualité pendant la fabrication, mais aussi an cas d’éventuels rappels à l’avenir, afin de pouvoir déterminer les causes profondes des batteries défectueuses, le cas échéant.

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Instruments de mesure de débit pour la fabrication de batterie


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