Fabrication and Implementation of an Operando Gas Analysis Setup for Pouch Cell Batteries, and Its Application in the Characterization of Gas Evolution

Abstract

IMO-IMOMEC voert onderzoek uit naar energieopslagsystemen, waaronder pouchcelbatterijen. Tijdens het laden en ontladen ontstaan ongewenste gassen die de prestaties en veiligheid van batterijen kunnen aantasten. De bestaande gasanalyse-opstelling is enkel geschikt voor kleine coincelbatterijen. Voor pouchcellen is handmatige gasextractie vereist, bijvoorbeeld met een spuit, wat leidt tot inconsistente metingen, lekkages en maakt operando-metingen onmogelijk. Deze masterproef ontwikkelt een geautomatiseerde opstelling die nauwkeurige en betrouwbare realtime gasanalyse van pouchcellen mogelijk maakt. Eerst werd een koppelsysteem ontworpen om de pouchcel luchtdicht te omsluiten. Dit maakt snelle batterijwissels mogelijk en garandeert afgesloten gas- en elektrische aansluitingen. Daarnaast bevat het systeem solenoïdekleppen voor automatische metingen en werd de buislengte met 65% gereduceerd om het dood volume te minimaliseren. De opstelling werkt autonoom en is instelbaar via een eigen softwaretoepassing. Hierdoor zijn operando-metingen mogelijk zonder tussenkomst van een operator, zelfs bij metingen op vaste tijdstippen. Lektests met massaspectrometrie tonen een uitstekende integriteit aan, met luchtinfiltratie onder 800 counts/s. Metingen leveren bovendien betrouwbare en reproduceerbare gegevens op. Deze opstelling vormt een duidelijke verbetering ten opzichte van manuele methoden en biedt een betrouwbaar instrument voor de analyse van gasvorming in pouchcelbatterijen.