Montageprocessen for en højspændings-EV batterienhed har stor indflydelse på ydeevne, sikkerhed og holdbarhed af batteriet. At vælge den rigtige samføjningsteknologi til de særlige krav til batterifremstilling og at tilstræbe en effektiv samføjningsproces er afgørende. Derfor bør du vide noget om følgende...
Løsninger til elbiler
Med innovative samføjningsteknologier og en bred ekspertise i montering af batterier, er Atlas Copco din strategiske samarbejdspartner indenfor elektromobilitet. Tag et kig på vores showcase-video og få mere at vide om vores batteri-produktionsløsninger.
1. Celle-til-celle-binding: Boblefri resultat er afgørende for sikkerheden
For at tilføre den nødvendige energi, skal de prismatiske battericeller være solidt fastgjort til cellestakke. Det er en stor udfordring, fordi cellerne er ret skrøbelige. Der må ikke tilføres varme eller kraft under samleprocessen. Når der anvendes 2C-limning, er der ikke behov for ekstern opvarmning til hærdning, og samlingen opfylder de højeste krav til stivhed og nedbrudsadfærd. Med brugen af let elastisk klæbemiddel, absorberes vibrationer under drift, hvilket øger batteriets levetid. Det giver også mulighed for, at cellerne kan udvide sig lidt under opladning og afladning. Klæbemidlet skal være præcist og pålideligt for at undgå luftlommer. Det er afgørende for fuld kontakt og isolering. I tilfælde af et nedbrud, kan luftlommer medføre kortslutninger - et stort sikkerhedsproblem i højspændingssystemer.
2. Forstærkning af cellestakke: Kold samling er påkrævet
For at beskytte batteriet i tilfælde af et nedbrud, kan cellestakkene forstærkes med tværgående skinner. Almindelige samleteknikker som punktsvejsning egner sig ikke til dette samletrin, fordi de skaber varme og svejsesprøjt, som kan beskadige de følsomme celler. Løsningen er en kold samleteknik som f.eks. selvskærende nitning. Denne rene og helt mekaniske samleproces bringer ingen varme ind i cellerne og genererer ikke farlige dampe eller svejsesprøjt. Selvskærende nitning kan samle flere lag af forskellige materialer som f.eks. aluminium eller stål, og giver elektrisk ledningsevne til jording. Samleprocessen er meget pålidelig med korte cyklustider. Dette giver designfrihed og maksimal sikkerhed, mens produktiviteten holdes på et højt niveau.
3. Spalte-filler: Dispensering af termisk ledningsevnepasta er en udfordring
En stor udfordring ved batterifremstilling er temperaturstyring. Battericellerne skal betjenes inden for et bestemt temperaturområde for at bevare deres ydeevne og undgå overophedning. Af denne grund anvendes der en varmeledende pasta. Men for at sikre termisk ledningsevne, er et boblefrit resultat afgørende. Det er en udfordring, fordi væskespaltefyldmaterialet påføres med store volumener. Det kræver præcise måleteknologi. Yderligere overvågningsfunktioner kan være en fordel. Laser- eller kamerabaserede systemer overvåger for eksempel strengpositionen for at sikre et præcist resultat. Fejl ved anvendelse ses og kan korrigeres med det samme. Det holder cyklustiden kort og reducerer omkostningerne til efterbearbejdning eller kvalitetssikring. Det må også tages i betragtning, at spaltefillermaterialet er stærkt ætsende og hurtigt kan slide doseringsudstyret op. Systemets komponenter, som f.eks. materialeforsyning og målere, skal være designet til at håndtere store mængder af udfordrende materialer på et højt produktivitetsniveau.
4. Modulmontering: Bløde samlinger har brug for kontrolleret tilspænding
Batterimodulerne skal monteres ovenpå den flydende spaltefillerpasta i bunden af bakken. Dette kan gøres med tilspænding. Men spaltefillerens bløde samleadfærd er udfordrende. Pastaen bliver nemt klemt ud, eller der er stadig luftindeslutninger. For at sikre en jævn fordeling og fuld kontakt mellem batterimodulerne og den termiske kompound, skal tilspændingsprocessen være helt kontrollerbar. En elektronisk styret multispindel-løsning anbefales for at opnå en jævn tilspænding. Ved at arbejde synkront under den afsluttende tilspænding, reduceres cyklustiden, og hvert modul fastgøres jævnt i bakken. Den programmerede tilspændingsstrategi skal tage den væskeformige ledende pastas egenskaber i betragtning for at skabe optimal kontakt.
5. Dækforsegling: Beskyttelse mod fugt og gasser er afgørende
Når alle moduler er sikkert fastgjort, og batteristyringssystemet er installeret, skal bakken forsegles. Det er afgørende at undgå enhver indtrængen af fugt, ellers vil batteristyrken blive drastisk forringet, og det kan føre til skader og korrosion. Endvidere producerer batteriet farlige gasser, som kan være skadelige for passagererne. Det indre rum skal være fuldstændigt forseglet indefra og udefra. Af den årsag er en præcis og ubrudt forsegling afgørende. Dette kan gøres enten på dækslet eller på bakken. Da batteriet ikke må udsættes for varme, er materialer som f.eks. 1C varm butyl, 2C polyurethan eller 2C silikone velegnede. De kræver ingen ovnhærdning. Varm butyl er også aftagelig for serviceeftersyn. Uanset hvilket materiale, det er, skal påføringen være ensartet, og det er specielt vigtigt, at begyndelsen og slutningen af vulsten er præcist placeret for at sikre en tæt forsegling.
6. Dæksel til bakketilslutning: Brugbarhed kræver en vendbar samling
Endelig monteres dækslet på huset. På dette tidspunkt er huset kun tilgængeligt udefra, og dette skal tages i betragtning ved valg af samføjningsteknologi. Bindingen skal også være aftagelig for at lette vedligeholdelse og demontering. Flow drilling-fastgørelsesteknologi opfylder disse krav til fulde. Skruen roterer med høj hastighed og tryk for at opvarme materialet. Dette giver mulighed for at skruen går igennem materialestakken, og skærer gevind i processen – en effektiv og fleksibel samleteknologi til multi-materialestakke. Processen tilvejebringer en pålidelig mekanisk binding, kan vendes og kræver kun adgang fra den ene side. Der er ikke behov for forbehandling. Metalkomponenterne befinder sig således i en ledende binding og danner et Faraday-bur, som forhindrer elektromagnetisk interferens.
