Seis cosas que debe saber sobre la unión de baterías de vehículos eléctricos

El proceso de montaje de una batería de alto voltaje de un vehículo eléctrico tiene una gran influencia sobre el rendimiento, la seguridad y durabilidad de la batería. Es fundamental escoger la tecnología de unión adecuada para las necesidades especiales de fabricación de baterías y buscar un proceso de unión eficiente. Por ello debe conocer lo siguiente...

18 de octubre de 2018

Soluciones de conexiones

Soluciones de electromovilidad

Con innovadoras tecnologías de unión y una amplia experiencia en el montaje de baterías, Atlas Copco es su socio estratégico en el sector de la electromovilidad. Eche un vistazo a nuestro vídeo y obtenga más información acerca de nuestras soluciones de fabricación de baterías.


1. Unión célula a célula: un resultado sin burbujas es una cuestión de seguridad


Para suministrar la energía necesaria, las células prismáticas de la batería deben estar firmemente unidas en módulos de células. Esto es todo un desafío, porque las células son muy delicadas. No se puede aplicar ningún tipo de calor ni fuerza en el proceso de unión.

Mediante la unión con un adhesivo de 2 componentes, no se necesita calor externo para el endurecimiento y la unión cumple con las demandas más exigentes en términos de rigidez y resistencia a los golpes. Mediante el uso de adhesivos elásticos ligeros, las vibraciones se absorben durante el funcionamiento, lo que aumenta la duración de la batería. Esto también permite que las células se expandan ligeramente mientras se cargan y descargas. La aplicación de adhesivo debe ser precisa y fiable para evitar las bolsas de aire. Esto es crucial para conseguir un contacto y un aislamiento total. En caso de accidente, las bolsas de aire pueden provocar cortocircuitos, lo que supone un gran problema de seguridad en sistemas de alta tensión.

2. Refuerzo de los módulos de células: mediante la unión en frío


Para proteger la batería en caso de accidente, los módulos de células se pueden reforzar con protectores laterales. Las técnicas de unión comunes, como la soldadura, no son adecuadas para esta fase de montaje, porque generan calor y chispas que pueden dañar las células sensibles.

La solución es una técnica de unión en frío como el remachado autoperforante. Este proceso de unión limpio y puramente mecánico no irradia calor a las células y no genera vapores peligrosos ni chispas. Los remaches autoperforadores pueden unir varias capas de diferentes materiales como aluminio o acero, proporcionando conductividad eléctrica para la conexión a tierra. El proceso de unión es muy fiable y cuenta con tiempos de ciclo cortos, lo que permite la libertad de diseño y la máxima seguridad, manteniendo un alto nivel de productividad.

3. Llenado de huecos: el dispensado de la pasta con conductividad térmica es todo un reto


La gestión de temperatura en la fabricación de baterías es todo un reto. Las células de la batería deben funcionar dentro de un rango de temperatura específico para mantener su rendimiento y evitar el sobrecalentamiento. Por esta razón, se aplica una pasta con conductividad térmica. Pero para garantizar la conductividad térmica, es crucial que no haya burbujas. Esto supone un reto, porque el material de relleno de huecos líquido se aplica en grandes cantidades. Se necesita una tecnología de medición precisa y las funciones de monitorización adicionales puede ser una ventaja. Los sistemas láser o de cámaras, por ejemplo, monitorizar la posición del cordón para garantizar un resultado preciso. Los errores de aplicación se reconocen y se pueden corregir inmediatamente. Esto mantiene los tiempos de ciclo cortos y reduce los costes de la rectificación o del control de calidad.

También debe tenerse en cuenta que los materiales de relleno de huecos son muy abrasivos y pueden desgastar rápidamente los equipos de dispensado. Los componentes del sistema, tales como el suministro de materiales y los medidores, deben estar diseñados para gestionar grandes volúmenes de materiales complicados a un alto nivel de productividad.

4. Montaje del módulo: las juntas elásticas necesitan un apriete controlado


Los módulos de la batería deben montarse sobre la pasta de relleno de huecos líquida de la parte inferior de la bandeja. Esto se puede hacer mediante el apriete, pero el comportamiento de la junta elástica del relleno de huecos es complicado. La pasta se comprime fácilmente o se quedan restos de aire.

Para garantizar una distribución uniforme y el contacto total entre los módulos de la batería y el compuesto térmico, el proceso de apriete tiene que poder controlarse por completo. Para conseguir un proceso de apriete uniforme, es recomendado una solución de husillos múltiples controlada electrónicamente. Al trabajar de forma sincronizada, se reduce el tiempo de ciclo en el apriete final y cada módulo se fija de manera uniforme en la bandeja. La estrategia de apriete programada debe tener en cuenta el comportamiento de la pasta con conductividad líquida para crear un contacto óptimo.

5. Sellado de la tapa: la protección contra la humedad y los gases es fundamental


Una vez que todos los módulos estén firmemente fijados y el sistema de gestión de la batería esté instalado, se debe sellar la bandeja. Es fundamental para evitar la penetración de humedad, de lo contrario, la potencia de la batería se deteriorará drásticamente y puede provocar daños y corrosión. Además, la batería produce gases peligrosos que pueden ser perjudiciales para los pasajeros. El espacio interior debe estar completamente sellado desde el interior y desde el exterior.

Para ello, la aplicación precisa y continua del sellado, que se puede realizar tanto en la tapa como en la bandeja, es de máxima importancia. Dado que la batería no se puede exponer al calor, son adecuados los materiales como butilo de 1 componente caliente, poliuretano de 2 componentes o silicona de 2 componentes, ya que no necesitan curación en horno. El butilo caliente también se puede retirar para realizar tareas de mantenimiento. Independientemente del material, la aplicación debe ser uniforme, y es especialmente importante que el inicio y el final del cordón se coloquen de forma precisa para garantizar un sellado hermético.

6. Unión de la tapa y la bandeja: unión reversible para el fácil mantenimiento


Por último, la tapa se monta en la carcasa. En este momento, la carcasa solo es accesible desde el exterior, esto debe tenerse en cuenta a la hora de elegir la tecnología de unión. Esta unión también debe ser desmontable para facilitar el mantenimiento y el desmontaje.

La tecnología de fijación mediante perforación por fricción responde perfectamente a estas exigencias. El tornillo gira a alta velocidad y presión para calentar el material. Esto permite que el tornillo atraviese el material y cree una rosca en el proceso, una tecnología de unión flexible y eficiente para módulos de diversos materiales. El proceso ofrece una unión mecánica fiable, reversible, solo requiere acceso por un lado y no necesita preparación de superficie. Los componentes metálicos están, por lo tanto, en una unión conductora y forman una jaula de Faraday, que evita las interferencias electromagnéticas.