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Sei cose da sapere sulla giunzione delle batterie EV

Il processo di assemblaggio di un gruppo batterie EV ad alta tensione ha una forte influenza sulle prestazioni, sulla sicurezza e sulla durata della batteria. La scelta della giusta tecnologia di giunzione per i particolari requisiti di fabbricazione della batteria con lo scopo di ottenere un processo di giunzione efficace è fondamentale. Per questo motivo, dovreste saperne di più su…

10 settembre 2019

Soluzioni di giunti

Soluzioni per l'elettromobilità

Con le tecnologie di giunzione innovative e una vasta esperienza nell'assemblaggio di batterie, Atlas Copco è il vostro partner strategico per l'elettromobilità. Guardate il nostro video illustrativo per saperne di più sulle nostre soluzioni di produzione di batterie.


1. Legame cella a cella: il risultato privo di bolle è una questione di sicurezza


Per fornire l'energia necessaria, le celle prismatiche della batteria devono essere fermamente attaccate alla pila di celle. Questo è molto complesso, poiché le celle sono piuttosto delicate. Non è possibile applicare calore o forza al processo di giunzione.

Utilizzando un legame adesivo a 2 componenti, per l'indurimento non è necessario calore esterno e il giunto soddisfa le richieste più esigenti in termini di rigidità e risposta alle collisioni. Con l'utilizzo di adesivi elastici leggeri, le vibrazioni sono assorbite durante il funzionamento, aumentano così la durata della batteria. Ciò consente inoltre alle celle di espandersi leggermente durante la carica e la scarica. L'applicazione di adesivo deve essere precisa e affidabile per evitare la formazione di sacche d'aria. Questo è fondamentale per un contatto totale e per l'isolamento. In caso di collisioni, le sacche d'aria possono provocare cortocircuiti, un problema di sicurezza molto rilevante nei sistemi ad alta tensione.

2. Rinforzo delle pile di celle: è necessaria la giuntura a freddo


Per proteggere la batteria in caso di collisione, le pile di celle possono essere rinforzate con rinforzi laterali. Le comuni tecniche di giunzione come la saldatura a punti non sono adatte a questa fase di assemblaggio, poiché creano calore e scintille di saldatura che possono danneggiare le celle sensibili.

La soluzione è una tecnica di giunzione a freddo come la rivettatura a foratura automatica. Questo processo di giunzione pulito e puramente meccanico non produce calore nelle celle e non genera eventuali vapori o scintille di saldatura pericolosi. La rivettatura a foratura automatica può unire più strati di materiali diversi come l'alluminio o l'acciaio, fornendo conduttività elettrica per la messa a terra. Il processo di giunzione è altamente affidabile, con tempi di ciclo ridotti. Questo consente la libertà di configurazione e la massima sicurezza, mantenendo al contempo la produttività a un livello elevato.

3. Riempimento delle aperture: l'erogazione della pasta di conducibilità termica è una sfida


Una sfida complessa nella produzione di batterie è la gestione della temperatura. Le celle della batteria devono essere azionate all'interno di un intervallo di temperatura specifico per mantenere prestazioni adeguate ed evitare il surriscaldamento. Per questo motivo, viene applicata una pasta conduttrice di calore. Tuttavia, per garantire la conducibilità termica, un risultato privo di bolle è fondamentale. Questa è una sfida, poiché il materiale di riempimento delle aperture viene applicato a volumi elevati. Richiede una tecnologia di dosaggio precisa. Funzioni di monitoraggio aggiuntive possono rivelarsi vantaggiose. I sistemi basati su laser o fotocamera monitorano, ad esempio, la posizione del cordone per assicurare un risultato accurato. Gli errori di applicazione vengono riconosciuti e possono essere corretti immediatamente. Questo mantiene il tempo di ciclo breve e riduce i costi delle operazioni di rilavorazione o di garanzia della qualità.

È inoltre necessario tenere presente che i materiali di riempimento delle aperture sono altamente abrasivi e possono usurare rapidamente l'attrezzatura di erogazione. I componenti del sistema, ad es. dispositivi di fornitura del materiale e misuratori, devono essere progettati per gestire volumi elevati di materiale complesso ad alti livelli di produttività.

4. Montaggio del modulo: per i giunti elastici è necessario un serraggio controllato


I moduli della batteria devono essere montati sopra la pasta di riempimento delle aperture sul fondo del vassoio. Questo può essere eseguito mediante serraggio. Tuttavia, il comportamento dei giunti elastici del riempimento delle aperture pone delle sfide. La pasta viene espulsa facilmente oppure rimangono delle zone d'aria.

Per garantire una distribuzione uniforme e il contatto completo tra i moduli della batteria e il composto termico, il processo di serraggio deve essere completamente controllabile. Per ottenere un processo di serraggio uniforme è consigliabile utilizzare una soluzione multi-mandrino controllata elettronicamente. Lavorando in sincrono nel serraggio finale, il tempo di ciclo è ridotto e ogni modulo è fissato in modo uniforme nel vassoio. La strategia di serraggio programmato deve tenere in considerazione il comportamento della pasta conduttrice di liquido per creare un contatto ottimale.

5. Tenuta del coperchio: la protezione contro umidità e gas è fondamentale


Una volta che tutti i moduli sono saldamente fissati, e il sistema di gestione della batteria è installato, il vassoio deve essere sigillato. È di fondamentale importanza evitare la penetrazione di umidità, altrimenti la batteria si deteriora drasticamente e può essere soggetta a danni e corrosione. Inoltre, la batteria produce gas pericolosi, che possono essere nocivi per i passeggeri. Lo spazio interno deve essere sigillato completamente dall'interno e dall'esterno.

Per questo è di vitale importanza una tenuta precisa e ininterrotta. Questo può essere ottenuto sia sul coperchio sia sul vassoio. Poiché la batteria non può essere esposta a calore, sono adatti materiali come butile a caldo a 1 componente, poliuretano a 2 componenti o silicone a 2 componenti. Non richiedono alcun processo indurimento in forno. Il butile a caldo è inoltre rimovibile per lavori di manutenzione. Indipendentemente dal materiale, l'applicazione deve essere uniforme ed è particolarmente importante che l'inizio e la fine del cordone siano posizionati con precisione per assicurare una tenuta ermetica.

6. Giunzione tra coperchio e vassoio: la manutenzione richiede una giunzione reversibile


Infine, il coperchio è montato sull'alloggiamento. In questa fase l'alloggiamento è accessibile solo dall'esterno e questo deve tenuto in considerazione quando si sceglie la tecnologia di giunzione. Questo legame dovrebbe inoltre essere rimovibile per facilitare le operazioni di manutenzione e di smontaggio.

La tecnologia di fissaggio flow-drill risponde perfettamente a queste esigenze. La vite viene ruotata ad alta velocità e pressione per riscaldare il materiale. Questo consente al dispositivo di fissaggio di spingere attraverso il materiale, creando la filettatura durante il processo; una tecnologia di giunzione efficace e flessibile per pile multi-materiale. Il processo fornisce un legame meccanico affidabile, è reversibile e richiede l'accesso unicamente da un lato. Non è necessaria alcuna preparazione della superficie. I componenti metallici si trovano così in un legame conduttivo e formano una gabbia di Faraday, che impedisce l'interferenza elettromagnetica.