Vues : 10 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2026-07-28 Origine : Site
Une cellule de poche grand format peut avoir fière allure sur une fiche technique tout en n'étant pas la bonne cellule pour une batterie de production.
La capacité nominale peut être correcte, mais la chute de tension peut être trop importante sous charge. Quelques échantillons peuvent donner de bons résultats, tandis que le lot de production présente une plus grande répartition de capacité ou de résistance interne. La cellule peut également s'adapter au dessin initial mais s'étendre au-delà de l'espace disponible du module après des cycles répétés.
Ces problèmes deviennent plus graves à mesure que la capacité des cellules et la tension du pack augmentent. Une cellule faible dans une chaîne en série haute tension peut limiter la capacité utilisable, déclencher une protection BMS précoce ou créer un point chaud inattendu. Les problèmes mécaniques tels que les languettes endommagées, les joints faibles et le gonflement incontrôlé peuvent être encore plus difficiles à corriger une fois la structure du module entrée en production.
Pour cette raison, l’achat de cellules en poche grand format ne doit pas passer directement de l’examen des fiches techniques à un achat en gros. Un processus plus fiable comprend trois étapes :
Validation des échantillons d'ingénierie
Évaluation de la cohérence des lots pilotes
Sécurité, documentation et approbation de livraison
Ce guide explique ce que les intégrateurs de batteries, les OEM et les équipes d'approvisionnement doivent vérifier à chaque étape.
Avant le début des tests, l’acheteur et le fournisseur doivent se mettre d’accord sur les exigences opérationnelles réelles.
Au minimum, la fiche d'exigences doit inclure :
Tension nominale et maximale du pack
Capacité requise et énergie utilisable
Configuration série-parallèle
Courant normal de charge et de décharge
Courant de pointe et durée de pointe
Température de fonctionnement et de stockage
Dimensions des cellules et modules disponibles
Limite de poids
Durée de vie prévue
Méthode de refroidissement
Structure compressée
Limites de tension et de température du BMS
Fonctions de communication requises
Cibler les exigences en matière d'application et de certification
Quantités d’échantillons et de commandes annuelles
Sans ces informations, un laboratoire peut confirmer qu'une cellule répond à sa fiche technique sans pour autant confirmer qu'elle est adaptée au système de batterie prévu.
Un test de décharge à 1C, par exemple, en dit peu sur un projet qui fonctionne à 0,3C en continu mais connaît de courts pics de puissance à 4C. De même, un résultat de capacité à température ambiante ne permet pas de déterminer si la cellule peut prendre en charge un système de stockage d'énergie extérieur ou un véhicule pour climat froid.
Cette étape peut être appelée étape de l'échantillon A ou de l'échantillon B dans certains programmes de développement, bien que la terminologie varie d'une entreprise à l'autre.
Son objectif est de répondre à deux questions :
La cellule offre-t-elle les performances annoncées par le fournisseur ?
Reste-t-il adapté aux conditions réelles d'exploitation du client ?
Commencez par la cellule physique avant d’effectuer des tests électriques.
Vérifier:
Modèle de cellule et code de production
Chimie et tension nominale
Longueur, largeur et épaisseur initiale
Position, largeur, épaisseur et polarité de l'onglet
Matériau des onglets
Poids des cellules
État de surface de la pochette
Bords du joint et dimensions de pliage
Film isolant et protecteur
Date de fabrication et numéro de lot
Les dimensions doivent être mesurées en utilisant une méthode convenue. Ceci est particulièrement important pour l'épaisseur, car la pression de mesure peut affecter le résultat.
Le client doit également confirmer si les dimensions indiquées sur le dessin se réfèrent à une cellule neuve, à une cellule dans un état de charge défini ou à l'épaisseur maximale attendue en service.
Pour les projets de remplacement, il ne suffit pas d’égaler la capacité nominale. La position de la languette, l'épaisseur de la cellule, la plage de tension, la surface de contact thermique et les exigences de compression doivent également correspondre au module existant.
La capacité doit être testée dans les conditions de référence spécifiées par le fournisseur avant de passer aux conditions spécifiques à l'application.
Enregistrer:
Courant de charge
Tension de coupure de charge
Courant de terminaison à tension constante
Temps de repos
Courant de décharge
Tension de coupure de décharge
Température de la chambre
Capacité mesurée en Ah
Énergie fournie en Wh
Coulombique et efficacité énergétique
Tester uniquement la capacité en ampères-heures peut être trompeur. Deux cellules peuvent fournir des résultats Ah similaires mais une énergie utilisable différente car leurs courbes de tension sont différentes.
Après le test de référence, répétez l'évaluation aux niveaux actuels attendus dans l'application réelle. Les programmes typiques peuvent inclure 0,5C, 1C et un taux plus élevé, mais les points de test finaux doivent provenir du profil de charge du client plutôt que d'une liste de contrôle générique.
La résistance CA est utile pour un contrôle rapide de la production, mais elle ne décrit pas entièrement la chute de tension et la génération de chaleur sous une charge réelle.
La résistance interne CC, ou DCIR, doit donc être mesurée à l'aide d'une impulsion de courant définie dans des conditions contrôlées. Les points SOC utiles peuvent inclure 20 %, 50 % et 80 %.
Le rapport d'essai doit indiquer :
Démarrage du SOC
Température des cellules
Courant d'impulsion
Durée d'impulsion
Points d'échantillonnage de tension
Méthode de calcul du DCIR
Temps de récupération entre les impulsions
Le DCIR change normalement avec le SOC, la température et le vieillissement. Comparer les valeurs mesurées dans différentes conditions peut créer une fausse conclusion.
Pour les applications à forte puissance, le résultat le plus important n’est pas nécessairement la valeur de résistance la plus basse. L'acheteur doit confirmer que l'affaissement de tension et l'augmentation de température restent acceptables pendant l'événement de charge de pointe réel.
Les tests de température doivent refléter l'environnement de fonctionnement prévu et rester dans les limites déclarées par le fabricant de la cellule.
Un projet peut évaluer les performances de décharge à des températures telles que −20°C ou 55°C, mais celles-ci ne doivent pas être traitées comme des points de test universels pour chaque cellule de poche.
Les résultats importants incluent :
Capacité disponible
Rétention d'énergie
Plateau de tension
DCIR
Capacité de puissance de pointe
Augmentation de la température
Acceptation des frais
Récupération après retour à température ambiante
La recharge à basse température nécessite une attention particulière. Une cellule capable de se décharger à basse température peut ne pas être chargée en toute sécurité à la même température sans réduction de courant, préchauffage ou autre stratégie de contrôle.
Un certain changement d'épaisseur au cours du cycle est attendu dans les cellules de la poche. La question d'ingénierie est de savoir si cela reste compatible avec la structure du module.
Le test doit définir :
SOC initial et épaisseur
Force de mesure
Méthode de fixation ou de compression
Précharge ou pression appliquée
Conditions de charge et de décharge
Température des cellules
Nombre de cycles
Épaisseur aux points SOC sélectionnés
Changement d'épaisseur permanent après repos
Une précharge telle que 0,05 à 0,1 MPa peut être utilisée dans certains programmes de développement, mais il ne s'agit pas d'une valeur universelle. Le niveau de compression correct dépend de la chimie cellulaire, de la construction, de la surface et des recommandations du fabricant.
Tester la cellule librement sans luminaire peut ne pas représenter son comportement à l'intérieur d'un module réel. D’un autre côté, l’utilisation d’une compression excessive peut masquer temporairement l’expansion tout en augmentant les contraintes mécaniques.
Le dispositif de validation doit donc ressembler autant que possible au module prévu.
Les joints supérieurs et latéraux protègent les électrodes et l'électrolyte de l'humidité et de la contamination. Une mauvaise étanchéité peut éventuellement entraîner une génération de gaz, des fuites, de la corrosion ou une perte prématurée de capacité.
En fonction du projet et de la capacité du fournisseur, l'évaluation du sceau peut inclure :
Inspection visuelle
Mesure de la largeur du joint
Test de résistance au pelage
Test de fuite
Test de fuite à l'hélium
Stockage à haute température
Exposition à l'humidité
Inspection de la contamination des électrolytes
Le fournisseur doit fournir la méthode d'essai et les critères d'acceptation applicables. Les acheteurs doivent éviter de comparer les valeurs de résistance des joints de différents fournisseurs, à moins que la préparation des échantillons et la méthode de test ne soient équivalentes.
Les cellules de grande capacité peuvent transporter un courant important à travers des zones de connexion relativement petites. Un mauvais soudage, une résistance de contact excessive ou une conception incorrecte du jeu de barres peuvent créer un point chaud local même lorsque le corps de la cellule reste dans une plage de température normale.
Pendant les tests de charge, mesurez la température à :
Onglet positif
Onglet négatif
Connexion soudée
Interface jeu de barres
Centre cellulaire
Bord de cellule
Point chaud du module attendu
Le montage de test doit utiliser une méthode de connexion représentative du pack final. Des pinces temporaires ou des câbles sous-dimensionnés peuvent ajouter de la résistance et fausser le résultat.
Après le test, inspectez les languettes pour déceler toute décoloration, fissuration, déformation, zones de joint endommagées et soudures affaiblies.
La validation du cycle de vie complet peut prendre des mois, elle doit donc commencer le plus tôt possible.
Le test doit définir :
Fenêtre SOC
Profondeur de décharge
Courant de charge et de décharge
Température
Méthode de compression
Périodes de repos
Capacité de fin de vie
Limite de croissance de la résistance
Limite de croissance en épaisseur
Les résultats du début du cycle peuvent aider à identifier une chaleur anormale, une croissance rapide de la résistance ou un gonflement excessif. Cependant, un test court ne peut pas prouver une longue durée de vie. Le cycle à long terme devrait se poursuivre pendant que les étapes ultérieures du projet avancent.
De bons échantillons techniques ne garantissent pas un lot de production cohérent.
Pour une batterie, la répartition des performances est souvent plus importante que le meilleur résultat individuel. Une chaîne de cellules bien appariées fonctionne généralement mieux qu’une chaîne contenant un mélange de cellules inhabituellement fortes et faibles.
Tester 30 à 50 cellules du même lot pilote peut fournir une première vue utile de la distribution des paramètres. Cependant, la taille correcte de l’échantillon dépend :
Taille du lot
Risque applicatif
Historique des fournisseurs
Coût du test
Si le test est destructif
NQA convenu
Exigences clients et réglementaires
Pour l'acceptation formelle du lot, l'acheteur doit utiliser un plan d'échantillonnage statistique convenu plutôt que de traiter 30 ou 50 cellules comme une règle universelle.
Les échantillons doivent être sélectionnés sur l’ensemble du lot et non sur un carton ou une partie du cycle de production.
Pour chaque paramètre, enregistrez :
Signifier
Minimum et maximum
Gamme
Écart type
Valeurs aberrantes
Position dans le cahier des charges convenu
Cp et Cpk peuvent être utiles pour évaluer la capabilité du procédé, mais uniquement lorsque le procédé est raisonnablement stable et que les limites de spécification sont clairement définies. Une valeur Cpk calculée à partir d’un petit groupe non représentatif peut créer une fausse confiance.
L’objectif est de comprendre si le fournisseur dispose d’un processus maîtrisé, et pas simplement de produire un tableur attractif.
Les résistances OCV et AC sont pratiques pour une inspection rapide et le regroupement de cellules. DCIR fournit plus d’informations sur le comportement sous charge.
Toutes les mesures doivent utiliser le même :
SOC
Temps de repos
Température des cellules
Instrument
Fréquence, pour la résistance AC
Méthode de contact
Impulsion de courant, pour DCIR
De grandes différences peuvent provoquer une chute de tension inégale, une génération de chaleur et une capacité utilisable pendant le fonctionnement du pack.
La répartition acceptable doit être définie en fonction du modèle de cellule, de la configuration du pack et de l'application. Un pack série haute tension peut nécessiter une correspondance plus étroite qu'une application monocellulaire à moindre risque.
L'adaptation de capacité est importante car la cellule de capacité la plus faible peut limiter l'énergie utilisable d'une chaîne en série.
Une tolérance de ± 1 % peut être utilisée comme objectif pour des cellules étroitement adaptées dans certains projets exigeants, mais elle ne doit pas être présentée comme une limite d'acceptation universelle. L'acheteur et le fournisseur doivent se mettre d'accord sur :
Conditions d'essai
Capacité nominale
Capacité minimale acceptable
Fenêtre de regroupement
Traitement des cellules en surcapacité
Procédure de nouveau test
Règles de rejet des valeurs aberrantes
Les cellules doivent être classées à l'aide de données de test comparables, et non d'un mélange d'enregistrements de fournisseurs et de résultats de clients obtenus dans des conditions différentes.
Le poids et l’épaisseur sont des indicateurs utiles de la stabilité du processus.
Des résultats anormaux peuvent indiquer une variation dans :
Remplissage d'électrolyte
Chargement des électrodes
Laminage
Production de gaz
Structure du joint
Formation de pochettes
Contrôle dimensionnel
Ces indicateurs ne peuvent pas diagnostiquer un défaut à eux seuls, mais les valeurs aberrantes inexpliquées ne doivent pas être ignorées.
Les tests d'autodécharge permettent d'identifier les cellules présentant des micro-courts-circuits, une contamination, des dommages au séparateur ou d'autres défauts latents.
Un processus typique comprend :
Chargez ou déchargez les cellules vers un SOC défini.
Prévoyez suffisamment de temps pour la relaxation de la tension.
Mesurez et enregistrez l’OCV initial.
Conservez les cellules à une température contrôlée.
Mesurez à nouveau l’OCV après un intervalle convenu.
Calculez le taux de décroissance de tension, souvent exprimé en mV/jour.
Une période d'observation de 14 à 28 jours peut être appropriée pour certains projets. Un dépistage accéléré à température élevée peut également être utilisé, mais les résultats ne doivent pas être comparés directement aux données à température ambiante.
La valeur K est sensible à la température, au SOC, au temps de relaxation et à la précision des mesures. Toutes les cellules doivent être testées dans les mêmes conditions.
Les valeurs aberrantes suspectées doivent être testées à nouveau avant une décision finale. Une seule lecture de tension inhabituelle peut provenir d'une variation de température, d'une relaxation incomplète ou d'un contact de mesure plutôt que d'un véritable défaut interne.
Chaque cellule doit être traçable jusqu'aux informations pertinentes sur la production et l'inspection.
Selon le système du fournisseur, cela peut inclure :
Modèle de cellule
Date de production
Numéro de lot ou de lot
Code QR ou numéro de série
Résultat de capacité
OCV
Résistance CA
Grade
Date de contrôle
La traçabilité est particulièrement importante lorsqu'un client approuve un lot pilote et reçoit ultérieurement une commande en volume. Le contrat doit définir si les cellules en vrac doivent provenir du même lot de production, d'un lot qualifié équivalent ou d'un processus de production contrôlé utilisant les mêmes matériaux et spécifications.
Les tests de performance et la qualification de sécurité répondent à des objectifs différents.
L'inspection de routine à l'arrivée ne peut pas remplacer les tests de sécurité formels. De même, un rapport d’essai de transport ne prouve pas qu’une cellule convient à chaque application finale.
Selon la norme et le produit applicables, les tests peuvent inclure :
Vibration
Choc mécanique
Écraser
Impact
Baisse
Pénétration contrôlée ou autre simulation de court-circuit interne
La pénétration des aiguilles n’est pas une exigence universelle pour chaque cellule lithium-ion ou pour chaque marché. Il ne doit être inclus que lorsque la norme applicable, les spécifications du client ou l'évaluation des risques l'exigent.
Les évaluations possibles comprennent :
Cyclisme thermique
Exposition à haute température
Simulation basse pression
Exposition à l'humidité
Stockage à long terme
Évaluation de la propagation thermique au niveau du module ou du pack
Les cellules à poche ne reposent normalement pas sur un évent de sécurité cylindrique conventionnel. Le test doit donc observer le gonflement du sachet, la rupture du joint, les fuites, le comportement de ventilation, le feu, l'explosion et la réponse en température conformément à la méthode de test applicable.
Ceux-ci peuvent inclure :
Court-circuit externe
Surcharge
Décharge forcée
Décharge excessive
Courant anormal
Simulation de défaillance d'un système de protection
Les tests destructifs et d'abus doivent être effectués par du personnel qualifié dans un laboratoire correctement équipé. La procédure exacte et les critères d'acceptation doivent provenir de la norme applicable et non d'un test improvisé en usine.
Pour le transport, les piles et batteries au lithium sont évaluées sous la norme ONU 38.3. Les applications industrielles et stationnaires peuvent relever de normes telles que la CEI 62619, tandis que les cellules des véhicules routiers peuvent nécessiter une évaluation selon la série CEI 62660. Des exigences supplémentaires au niveau national, concernant le client ou le produit final peuvent également s'appliquer.
Le test de la cellule ne constitue qu'une partie de la qualification du fournisseur. L'accord commercial doit également définir la documentation qui accompagnera la commande.
Fiche technique approuvée
Dessin mécanique maîtrisé
Révision des spécifications des cellules
Certificat d’analyse ou rapport d’inspection de lot
Records de capacité, OCV et résistance
Informations de traçabilité des lots et des codes QR
Fiche de données de sécurité
Résumé du test ONU 38.3
Rapports de certification applicables
Spécification d'emballage
Instructions de stockage et de transport
Durée de conservation et stockage recommandé SOC
Conditions de garantie
Le cas échéant, l'acheteur peut également demander :
Spécification du stratifié de la pochette
Déclaration du matériau des onglets
Informations sur la construction du joint
Déclarations de conformité matérielle
Dossiers d'inspection aux rayons X ou par tomodensitométrie
Dossiers d'inspection des soudures
Procédure de contrôle des changements de fournisseurs
Certaines informations détaillées sur les matériaux et les processus peuvent être exclusives. Dans ce cas, le contrat devrait au moins exiger que le fournisseur informe le client avant de modifier des matériaux, dimensions, processus de production ou sous-traitants critiques.
L'inspection aux rayons X ou par tomodensitométrie peut aider à identifier des anomalies internes telles que :
Piles d'électrodes mal alignées
Couches pliées ou endommagées
Défauts de soudure des languettes
Particules métalliques ou bavures
Espacement interne irrégulier
Déformation structurelle
Ces inspections sont généralement effectuées sur une base d'échantillonnage en raison du coût et de la durée des tests. La fréquence d'échantillonnage doit refléter les risques du projet et l'historique des performances du fournisseur.
Une déclaration telle que « Cellules de qualité A » ne suffit pas pour un contrat d'achat technique.
Le contrat ou l’accord qualité doit définir :
Modèle de cellule approuvé et révision du dessin
Limites de capacité et fenêtre de regroupement
OCV et limites de résistance interne
Tolérances d'épaisseur et de poids
Critères d'apparence
Limites d'autodécharge ou de valeur K
Méthode d'échantillonnage
Règles de retest
Conditions de rejet
Manipulation des cellules défectueuses
Responsabilité de remplacement
Exigences de traçabilité
Exigences de notification de changement
Rapports et certificats requis
Il est également utile de conserver des échantillons approuvés dès la phase d’ingénierie ou pilote. Ceux-ci fournissent une référence physique en cas de désaccord ultérieur sur les dimensions, les languettes, les sceaux, l'apparence ou l'emballage.
Même après qu'un fournisseur a réussi la qualification, chaque livraison doit faire l'objet d'une inspection à réception.
Un processus entrant pratique peut inclure :
Vérification des emballages et des étiquettes
Vérification des quantités et des lots
Inspection visuelle
Contrôles dimensionnels aléatoires
Dépistage VCO
Criblage de résistance AC
Contrôles de poids
Tests de capacité sur des cellules sélectionnées
Examen des données de CoA et de traçabilité
Les niveaux d'inspection peuvent être ajustés en fonction des performances du fournisseur. Un nouveau fournisseur ou un lot présentant des anomalies antérieures peut nécessiter une inspection plus stricte, tandis qu'un fournisseur stable avec un historique solide peut justifier un plan réduit.
Toutefois, les caractéristiques critiques ne doivent pas disparaître du contrôle entrant simplement parce que les échantillons antérieurs ont donné de bons résultats.
Avant d'approuver la production en volume, confirmez que :
La cellule s'adapte à la conception électrique et mécanique.
La capacité et l'énergie ont été vérifiées dans des conditions définies.
Les performances en continu et en courant de pointe correspondent à l'application.
Le DCIR et l'augmentation de la température sont acceptables.
Le comportement à basse et haute température a été évalué si nécessaire.
La croissance de l'épaisseur a été testée dans un montage représentatif.
La qualité du sceau et de la languette a été revue.
La cohérence des lots pilotes est acceptable.
Les valeurs aberrantes d’autodécharge ont été examinées.
Les paramètres du BMS ont été validés.
Les documents de sécurité et de transport requis sont disponibles.
La traçabilité des lots a été confirmée.
Les critères d'acceptation sont inscrits dans le contrat d'achat.
L’approbation des échantillons ne permet pas de modifications incontrôlées des matériaux ou des processus.
Lors de l'achat de cellules en poche grand format, les fiches techniques constituent le point de départ et non l'approbation finale.
Des échantillons techniques montrent si une cellule peut répondre aux exigences de base en matière de performances et d'intégration du projet. Un lot pilote révèle si le fournisseur peut reproduire cette performance de manière cohérente. Les tests de sécurité, la traçabilité et un accord de qualité clair déterminent si le produit est prêt pour une utilisation commerciale à long terme.
La règle la plus pratique est simple :
N’évaluez pas uniquement le meilleur échantillon. Évaluez le processus qui produira chaque cellule dans l’ordre.
Une validation minutieuse ajoute du temps et des coûts au début d'un projet de batterie, mais elle est bien moins coûteuse que la refonte d'un module, le tri de milliers de cellules ou la gestion d'une panne sur le terrain après la livraison.
Chez Misen Power, nous soutenons les projets de batteries commerciales et industrielles avec des options de cellules grand format NMC, LiFePO4, LTO, semi-solides et autres cellules en poche. En fonction de la tension, de la capacité, du courant, des dimensions, de la plage de température et de l'application du client, nous pouvons vous aider dans la sélection des cellules, l'évaluation des échantillons, le classement et l'appariement des cellules, la coordination BMS et l'intégration des batteries.
Si vous évaluez des cellules en poche pour un nouveau projet ou remplacez un modèle de cellule abandonné, envoyez-nous les exigences de votre application, votre profil de charge, les dimensions disponibles et la quantité estimée. Notre équipe peut vous aider à examiner les options de cellules appropriées avant de passer à une commande groupée.
Il n’existe pas de quantité d’échantillon universelle. Tester 30 à 50 cellules de lots pilotes peut fournir une première vue de la distribution des paramètres, mais le plan d'échantillonnage final doit prendre en compte la taille du lot, le risque d'application, le coût du test, l'historique du fournisseur et le NQA convenu.
La résistance CA est utile pour un dépistage rapide, mais le DCIR fournit plus d'informations sur la chute de tension et la génération de chaleur sous charge. Les batteries exigeantes doivent évaluer ensemble la capacité, l’OCV, la résistance CA, le DCIR et l’autodécharge.
La plage correcte dépend de l'application et de la conception du pack. Un pack haute tension étroitement adapté peut utiliser une fenêtre de regroupement étroite, parfois autour de ± 1 %, mais cela doit être convenu en fonction du modèle de cellule et des conditions de test plutôt que traité comme une règle universelle.
Une période de 14 à 28 jours peut être utilisée pour un examen détaillé, bien que la durée correcte dépende de la chimie cellulaire, du SOC, de la température et de la méthode approuvée par le fournisseur. Des tests plus courts peuvent être utilisés pour le contrôle de la production s'ils ont été corrélés avec des résultats à plus long terme.
Le numéro ONU 38.3 est principalement associé aux essais de transport. Les exigences de sécurité d'utilisation finale dépendent de l'application, du marché et des normes applicables en matière de cellules, de batteries ou d'équipements.
Si le module final utilise la compression, un test dans un appareil représentatif est fortement recommandé. La pression doit être basée sur les conseils du fabricant de la cellule et sur la conception du module plutôt que sur une valeur universelle.
Fournissez l'application, la tension du système, la capacité requise, le courant continu et de pointe, la température de fonctionnement, les limites de taille et de poids, la durée de vie prévue, les exigences du BMS, la quantité d'échantillon et la demande de volume estimée.
