Monteringsprocessen för EV-batterier med hög spänning påverkar batteriets prestanda, säkerhet och hållbarhet avsevärt. Det är avgörande att välja rätt sammanfogningsteknik för de särskilda kraven inom batteritillverkning och att använda en effektiv sammanfogningsprocess. Därför bör du känna till följande ...
Lösningar för elektromobilitet
Med innovativ sammanfogningsteknik och stor kunskap om batterimontering är Atlas Copco rätt partner för elektromobilitet. Titta på vår video och läs mer om våra lösningar för batteritillverkning.
1. Cell-till-cell-bindning: Bubbelfritt resultat är en säkerhetsfråga
För att tillhandahålla den energi som krävs måste prismatiska battericeller vara ordentligt fastsatta på cellstaplar. Detta är en stor utmaning eftersom cellerna är väldigt känsliga. Ingen värme eller kraft kan användas i sammanfogningsprocessen. Genom att använda 2C-limning krävs ingen extern värme för härdning, och fogen uppfyller de högsta kraven vad gäller styvhet och krockbeteende. Med hjälp av ett lätt elastiskt lim, absorberas vibrationerna under drift, vilket ökar batteriets livslängd. Detta gör också att cellerna kan expandera något under laddning och urladdning. Limningen måste vara exakt och tillförlitlig för att undvika luftfickor. Detta är avgörande för full kontakt och isolering. I händelse av en krock kan luftfickor leda till kortslutning – ett enormt säkerhetsproblem i högspänningssystem.
2. Förstärkning av cellstaplar: Kall sammanfogning krävs
För att skydda batteriet i händelse av en krock kan cellstaplar förstärkas med laterala stöd. Vanliga sammanfogningstekniker, som punktsvetsning, är inte lämpliga för det här monteringssteget eftersom de alstrar värme och svetsstänk som kan skada de känsliga cellerna. Lösningen är en kall sammanfogningsteknik, som självstansande nitning. Den här rena och helt mekaniska sammanfogningsprocessen ger ingen värme i cellerna och alstrar inga farliga ångor eller svetsstänk. Självstansande nitning kan sammanfoga flera lager av olika material, som aluminium eller stål, och ger elektrisk konduktivitet för jordning. Sammanfogningsprocessen är mycket tillförlitlig med korta cykeltider. Detta möjliggör frihet i utformning och maximal säkerhet och håller samtidigt produktiviteten på en hög nivå.
3. Spaltfyllnad: Dispensering av värmeledningspasta är en utmaning
En stor utmaning inom batteritillverkning är temperaturhantering. Battericellerna måste användas inom ett specifikt temperaturintervall för att bevara deras prestanda och undvika överhettning. Av denna anledning appliceras en värmeledningspasta. Men för att garantera värmeledning är ett bubbelfritt resultat avgörande. Detta är en utmaning eftersom det flytande spaltfyllnadsmaterialet appliceras i höga volymer. Det kräver noggrann mätteknik. Ytterligare övervakningsfunktioner kan vara en fördel. T.ex. laser- eller kamerabaserade system för att övervaka strängens position för att säkerställa exakt resultat. Appliceringsfel hittas och kan korrigeras omedelbart. Detta håller cykeltiden kort och minskar kostnaderna för omarbete eller kvalitetssäkring. Spaltfyllnadsmaterialet är även starkt slipande och kan slita ut dispenseringsutrustningen snabbt. Systemets komponenter, som materialtillförsel och mätare, måste vara konstruerade att hantera stora volymer av utmanande material på en hög produktivitetsnivå.
4. Modulmontering: Mjuka fogar behöver en kontrollerad åtdragning
Batterimodulerna måste vara monterade ovanpå den flytande spaltfyllnadspastan på botten av lådan. Detta kan göras med åtdragning. Men spaltfyllnadens mjuka fogbeteende är utmanande. Pastan kläms ur lätt eller så finns innesluten luft kvar. För att garantera en jämn fördelning och fullständig kontakt mellan batterimodulerna och värmeföreningen måste åtdragningsprocessen vara fullständigt kontrollerbar. En elektroniskt styrd flerspindlig lösning rekommenderas för att uppnå jämn åtdragning. Genom att arbeta synkront med den slutliga åtdragningen minskas cykeltiden och varje modul fästs jämnt i lådan. Den programmerade åtdragningsstrategin måste ta hänsyn till hur den flytande ledande pastans beteende skapar optimal kontakt.
5. Locktätning: Skydd mot fukt och gaser är avgörande
När alla moduler sitter fast ordentligt och batterihanteringssystemet är installerat måste lådan tätas. Det är avgörande för att undvika inträngning av fukt – annars försämras batteriet dramatiskt och det kan leda till skador och korrosion. Dessutom alstrar batteriet farliga gaser som kan vara skadliga för passagerarna. Det inre utrymmet måste tätas helt från insidan och utsidan. Därför är en exakt och oavbruten tätning viktig. Detta kan göras antingen på locket eller på lådan. Eftersom batteriet inte får utsättas för värme är material som 1C varm butyl, 2C polyuretan eller 2C silikon lämpliga. De behöver ingen härdning i ugn. Varm butyl går även att ta bort för servicearbete. Oavsett material måste appliceringen vara enhetlig, och det är särskilt viktigt att början och slutet av strängen är exakt placerad för att säkerställa en tät försegling.
6. Sammanfogning lock-till-låda: Enkel service kräver reversibel sammanfogning
Slutligen monteras locket på huset. I detta skede är huset endast åtkomligt från utsidan, och detta måste beaktas när man väljer sammanfogningsteknik. Den här bindningen bör också vara löstagbar för att underlätta underhåll och demontering. Fastsättning genom friktionsborrning uppfyller de här kraven perfekt. Skruven roterar med hög hastighet och högt tryck för att värma upp materialet. Detta gör att fästelementet kan drivas igenom materialstapeln och svarvar gängan i processen – en effektiv och flexibel sammanfogningsteknik för flermaterialsstaplar. Processen ger tillförlitlig mekanisk bindning, är reversibel och kräver bara ensidig åtkomst. Ingen ytpreparering behövs. De metalliska komponenterna får därmed en ledande bindning och utgör en Faradays bur, som förhindrar elektromagnetiska störningar.
