고전압 EV 배터리 팩의 조립 프로세스는 배터리의 성능과 안전성, 내구성에 큰 영향을 미칩니다. 그렇기 때문에 배터리 제조의 특별한 요구 사항에 적합한 올바른 접합 기술 선택하고 효율적인 접합 프로세스를 목표로 하는 것은 굉장히 중요합니다. 아트라스콥코가 제공하는 6가지 조언을 확인하시고 최적의 조립 프로세스에 도달하십시오.
전자 이동도(Electromobility)를 위한 솔루션
혁신적인 접합 기술과 배터리 조립에 대한 폭넓은 전문 지식을 갖춘 아트라스콥코는 전자 이동을 위한 전략적인 파트너입니다. 아트라스콥코의 쇼케이스 비디오를 시청하고 배터리 제조 솔루션에 대해 자세히 알아보십시오.
1. 셀 간 접합: 버블프리(Bubble free) 결과는 안전 문제와 밀접한 관련이 있습니다.
필요한 에너지를 공급하기 위해 프리즘 배터리 셀을 셀 스택에 단단히 부착해야 합니다. 셀들은 매우 섬세한 성분이기에 부착 작업은 매우 중요한 과제입니다. 또한 접합 공정에 열이나 힘이 가해질 수 없는 조건이기에 수행해내기 까다로운 작업이기도 합니다. 2C 접착제 본딩은 이 까다로운 작업에 큰 도움을 줍니다. 2C 접착제 본딩을 통해 표면 경화에 외부 열을 가할 필요가 없으며 접합이 강성률과 충돌 행동의 측면에서 가장 높은 요구 사항을 충족합니다. 가벼운 고무 접착제인 2C 접착제의 사용으로 인해 작동 중에 진동이 흡수되므로 배터리 수명 증가를 기대할 수 있고 충전 및 방전 중에도 셀이 약간 확장될 수 있습니다. 에어 포켓 형성을 방지하기 위해 접착 공정은 정밀하고 안정적이어야 합니다. 이는 완전 접촉 및 절연에 매우 중요합니다. 충돌 발생 시 에어 포켓이 합선을 일으킬 수 있습니다. 이러한 상황은 고전압 시스템에 심각한 안전 문제를 유발합니다.
2. 셀 스택 보강재: 냉간 접합(Cold Joining)이 요구됩니다.
충돌 시 배터리를 보호하기 위해 측면 버팀대로 셀 스택을 보강할 수 있습니다. 스폿 용접과 같은 일반적인 접합 방식은 민감한 셀을 손상시키는 열 및 용접 비산물을 생성하므로 이 조립 단계에 적합하지 않습니다. 이 솔루션은 셀프 피어스 리벳팅(Self-pierce riveting)과 같은 냉간 접합 기법입니다. 깔끔한 기계식 접합 프로세스는 셀에 열을 가하지 않으며 생산과정에 심각한 문제를 야기할 수 있는 위험한 증기 또는 용접 비산물이 발생하지 않습니다. 셀프 피어스 리벳팅(Self-pierce riveting)은 알루미늄 또는 강철과 같은 여러 다양한 재질의 여러 계층을 결합할 수 있으므로 접지 용 전기 전도성을 제공합니다. 해당 접합 프로세스는 사이클 시간이 짧으므로 신뢰도가 매우 높습니다. 이로 인해 높은 생산성 수준을 유지하는 동시에 설계의 자유도와 최대 안전성을 제공할 수 있습니다.
3. 갭 필러: 열전도 페이스트 공급은 까다로운 작업입니다.
온도 관리는 배터리 제조에 있어서 큰 과제입니다. 배터리 셀의 성능을 유지하고 과열을 방지하려면 특정 온도 범위 내에서 작동해야 합니다. 이러한 이유로 열전도 페이스트를 도포합니다. 그러나 열전도율이 보장되기 위해서는 거품이 없는 결과가 중요합니다. 이것은 액체 갭 필러 재질이 많은 용량으로 도포되기 때문에 어려울 수 있으며 정밀 측정 기술이 필요합니다. 추가적인 모니터링 기능이 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어 레이저 또는 카메라 기반 시스템은 비드의 위치를 감시하여 정확한 결과를 보장합니다. 도포 오류를 확인하고 즉시 수정할 수 있기 때문에 사이클 시간이 짧아지고 재작업 또는 품질 보증 비용을 줄일 수 있습니다. 또한 갭 필러의 연마성이 높고 분사 장비를 빠르게 마모시킬 수 있다는 점을 고려해야 합니다. 재료 공급 및 측정 등의 시스템 구성품은 높은 생산성 수준을 유지하며 높은 수준의 까다로운 재료를 잘 처리할 수 있도록 설계되어야 합니다.
4. 모듈 마운팅: 소프트 조인트는 조절된 체결을 필요로 합니다.
배터리 모듈은 트레이 하단에 있는 액체 갭 필러 페이스트 위에 장착되어야 합니다. 체결이 없이도 가능하지만 갭 필러의 부드러운 조인트 동작은 까다로울 수 있습니다. 페이스트가 밀려 나오거나 공기 유입이 생길 수 있습니다. 배터리 모듈과 열전도성 콤파운드를 골고루 분배하고 전체적인 접촉을 보장하려면 체결 과정을 완전히 제어할 수 있어야 합니다. 전자 제어식 다중 스핀들 솔루션을 통해 균일한 체결 과정을 수행하는 것이 좋습니다. 최종 체결 과정중에 함께 작업함으로써 주기 시간이 줄어들고 각 모듈을 트레이에 균일하게 부작할 수 있습니다. 최적의 접촉 부분을 형성하려면 프로그래밍된 체결 과정을 사용하여 액체 유입 페이스트의 행동을 고려해야 합니다.
5. 커버 실링: 수분 및 가스로부터의 보호가 중요합니다.
모든 모듈을 단단히 고정하고 배터리 관리 시스템 설치를 마쳤다면 트레이를 밀봉해야 합니다. 수분이 침투하지 않도록 하는 것이 중요합니다. 그렇지 않을 경우 배터리 출력이 급격히 낮아지고 파손 및 부식이 발생할 수 있습니다. 더 나아가 이러한 배터리는 탑승자에게 위험한 유해 가스를 생성합니다. 내부 공간은 안쪽과 바깥쪽에서 완전히 밀봉되어 있어야 합니다. 따라서 정밀하고 완전한 실링 작업은 매우 중요합니다. 이 작업은 덮개 또는 용지함 위에 수행할 수 있습니다. 배터리에 열을 가할 수 없기 때문에 1C 0핫 부틸, 2C 폴리우레탄 또는 2C 실리콘이 적합합니다. 오븐 경화제가 필요 없습니다. 또한 Service Works의 경우 핫 부틸도 분리할 수 있습니다. 물질의 종류와 관계없이 균일하게 도포해야 하며 특히 정확한 밀폐 보장을 위해 비드의 시작과 끝이 정확하게 배치되어야 합니다.
6. 트레이 접합 커버: 가역 접합을 위한 편리한 방법
마지막으로 커버가 하우징에 장착됩니다. 이 단계에서는 하우징은 외부에서만 접근할 수 있으며 접합 기술을 선택할 때 이러한 사항을 고려해야 합니다. 또한 유지 보수 및 분해를 용이하게 하기 위해 분리가 가능해야 합니다. 유동 드릴 체결 기술은 이러한 요구 사항을 완벽하게 충족합니다. 재질에 압력과 열을 가하기 위해 나사를 고속으로 회전시킵니다. 이를 통해 체결부품이 재질 스택을 통과하여 이 과정에서 나사산을 절단하므로 멀티재질 스택을 위한 효율적이고 유연한 접합 기술입니다. 이 공정을 통해 신뢰할 수 있는 기계적 결합이 가능하고 가역적이며 일방적인 액세스만 필요합니다. 표면 준비가 필요 없습니다. 그러므로 금속 부품이 전도성 접착제가 되어 패러데이 케이지를 형성하고 전자기파 간섭을 방지할 수 있습니다.
