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...
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 celdas prismáticas de la batería deben estar firmemente unidas a módulos de celdas. Esto es todo un desafío, porque las celdas 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 vida útil de la batería. Esto también permite que las celdas se expandan ligeramente durante la carga y la descarga. 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 totales. 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 celdas 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 sensibles celdas. 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 celdas y no genera vapores peligrosos ni chispas. Los remaches autoperforantes pueden unir varias capas de diferentes materiales, como aluminio o acero, lo que proporciona 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. Relleno de huecos: la dispensación de la pasta con conductividad térmica es todo un reto
La gestión de la temperatura en la fabricación de baterías es todo un reto. Las celdas de la batería deben funcionar en 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, por lo que las funciones de monitorización adicionales pueden suponer una ventaja. Los sistemas láser o de cámaras, por ejemplo, monitorizan la posición del cordón para garantizar un resultado preciso, por lo que los errores de aplicación se reconocen y se pueden corregir inmediatamente. De este modo, se mantienen los tiempos de ciclo cortos y se reducen 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 dispensación. Los componentes del sistema, tales como el suministro de materiales y los medidores, deben estar diseñados para gestionar grandes volúmenes de materiales complejos 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 la manipulación de la junta elástica del relleno de huecos es compleja. La pasta se debe comprimir perfectamente o quedarán 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, se recomienda una solución de ejes 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. Esto es fundamental para evitar la penetración de humedad, ya que, de lo contrario, la potencia de la batería se deteriorará drásticamente y podría 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, algo que debe tenerse en cuenta a la hora de elegir la tecnología de unión. Esta unión también debe ser desmontable para facilitar las tareas de mantenimiento y desmantelamiento. La tecnología de fijación mediante taladrado por fricción responde perfectamente a estas exigencias. El tornillo gira a alta velocidad y presión para calentar el material, lo que 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, que solo requiere acceso por un lado y que 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.
