Los fabricantes de vehículos eléctricos compiten por sacar nuevos modelos al mercado, pero se enfrentan a múltiples retos, como pueden ser satisfacer la demanda de tiempos de carga más cortos o reducir el peso de las baterías. Gran parte de los retos relacionados con el rendimiento y la sostenibilidad residen en el propio proceso de fabricación de baterías, así que, a continuación, analizaremos algunos de los principales retos y cómo superarlos.
Principales retos en la fabricación de baterías de vehículos eléctricos
1. Cumplimiento de los requisitos de seguridad
La gestión de la temperatura es uno de los principales retos. Las celdas de la batería deben funcionar dentro de un rango de temperatura específico para mantener el rendimiento y evitar el sobrecalentamiento. Por estas razones, se aplica una pasta que conduce el calor y rellena los huecos. Sin embargo, aplicar grandes volúmenes de pasta puede dar lugar a la formación de burbujas que dañan la conductividad térmica.
Para proteger la batería del vehículo eléctrico en caso de colisión, los módulos de celdas se pueden reforzar con protectores laterales. Sin embargo, las técnicas de unión habituales, como la soldadura por puntos, no son adecuadas porque generan calor y chispas que pueden dañar las sensibles celdas de la batería.
Garantizar la seguridad del operario durante la producción de baterías de vehículos eléctricos es fundamental, ya que las celdas y los módulos que componen la batería están cargados eléctricamente, con niveles de tensión de CC que oscilan entre unos pocos cientos y mil. Es necesario llevar a cabo una evaluación de riesgos. Sus operarios deben recibir formación sobre las prácticas de trabajo seguras para el montaje de baterías de vehículos eléctricos y disponer de las herramientas especiales necesarias para trabajar con baterías eléctricas de hasta 1000 V. (IEC 60900)
2. Preservación de la calidad
La competición por la innovación en cualquier sector puede provocar niveles más bajos de calidad. Los defectos no detectados que se producen durante la fabricación de la batería generan costosas retiradas del mercado para el sector de los vehículos eléctricos. Entre ellos se incluyen defectos de aplicación en la unión de celdas, el sellado de la batería o los diferentes materiales que se deben unir, como el aluminio y el acero de alta resistencia.
3. Aumento de los costes
Cuando se trata del ahorro de costes en líneas de producción de baterías de gran volumen, todo ayuda. Piense en reducir las rectificaciones, los rechazos y el desperdicio de material. Especialmente en las aplicaciones de dispensado, existe un gran potencial de optimización.
4. Optimización de las baterías de vehículos eléctricos para garantizar la seguridad, la durabilidad y el rendimiento
El Escenario de Desarrollo Sostenible de la Agencia Internacional de la Energía prevé un crecimiento mundial del número de vehículos eléctricos del 36 % anual, alcanzando los 245 millones de vehículos en 2030, es decir, 30 veces más que el nivel actual. El rápido crecimiento de la demanda de vehículos eléctricos presenta una serie de retos nuevos para los fabricantes de vehículos en lo que respecta a la producción de materiales, sistemas de baterías y tecnología de unión debido a la necesidad de un peso ligero, un factor fundamental para reducir las emisiones de CO2.
Dado que el peso de las baterías es considerable, los ingenieros de automoción deben desarrollar nuevas técnicas para que los nuevos coches eléctricos sean lo más ligeros posible y cuenten con una mayor capacidad de autonomía. Además, junto con la reducción del peso, hay que optimizar la seguridad, la durabilidad y el rendimiento de los distintos tipos de baterías que se utilizan en las transmisiones de automoción.
Superación de los retos en la fabricación de baterías de vehículos eléctricos
Es necesario mejorar el peso, la capacidad y los tiempos de carga de las baterías de los vehículos eléctricos para cumplir los requisitos de rendimiento y limitar el impacto medioambiental. Una de las principales preocupaciones es que el proceso de fabricación de baterías de vehículos eléctricos sea correcto desde el primer momento.
1. Priorización de la seguridad
La seguridad comienza con las materias primas para la producción de celdas. Las soluciones de visión artificial pueden utilizarse para encontrar defectos en la película separadora o en el revestimiento de los electrodos. Si están dañados, pueden producirse cortocircuitos.
Añada una capa de protección contra incendios: si las celdas de la batería se inflaman, existe el riesgo de que se quemen a través de la tapa de la batería. Una capa de material ignífugo con el grosor adecuado aplicada a la tapa mantendrá el fuego contenido durante el mayor tiempo posible.
Selle la bandeja y la tapa de la batería para evitar que entre humedad en la misma y proteger al controlador de gases nocivos. Utilice un sistema de aplicación de alta precisión con una solución de inspección de cordones para evitar holguras, burbujas de aire o acumulaciones de material en el sellado que provoquen puntos débiles y fugas.
Trabajar con componentes de batería con corriente requiere un equipo especial para proteger a los operarios de descargas eléctricas. Ofrecemos a los fabricantes de vehículos una serie de medidas para mitigar el riesgo, como el desarrollo de tomas de corriente totalmente aisladas y adaptadores de cambio rápido, así como cubiertas de herramientas aisladas y protección antideslizante para herramientas de montaje eléctricas manuales mientras se trabaja con baterías eléctricas de hasta 1000 V (IEC 60900).
2. Calidad sin concesiones
La calidad de la fabricación de baterías de vehículos eléctricos comienza con las materias primas. Las inspecciones de la película/el revestimiento del separador pueden ayudar a detectar defectos en el material antes de su procesamiento posterior. Asegúrese de inspeccionar cada celda de la batería en busca de daños en la superficie a la máxima velocidad de producción en línea y sin que afecte a la productividad.
Cuando trabaje con herramientas manuales, ayude a su operario de la mejor manera posible para ofrecer el máximo nivel de calidad. El control del proceso y el posicionamiento de pernos permiten colocar con precisión la herramienta de apriete y apretar en la secuencia correcta.
Cuando se trabaja con tecnologías de unión automatizadas, las soluciones deben ofrecer características de garantía de calidad adicionales: la detección y el centrado de orificios previos para la fijación mediante perforación por fricción garantizarán la perpendicularidad del elemento de unión en el proceso; los remaches autoperforantes necesitarán una inspección preventiva de troqueles para detectar cualquier signo de desgaste; y los sistemas de dispensación deberán incluir siempre una inspección de cordones.
3. Control de los costes
Las aplicaciones de relleno de huecos necesitan cantidades importantes de costoso compuesto térmico. Las pruebas de aplicación sugieren un ahorro de material de hasta el 20 % cuando se utiliza una aplicación de relleno de huecos "ajustada de forma inteligente" con un sistema que mide la pieza, calcula el material necesario, ajusta la aplicación y controla el resultado.
Las bombas convencionales dejan una cantidad considerable de material en el cilindro. Asegúrese de utilizar sistemas innovadores que minimicen el material que queda en el cilindro y los esfuerzos para realizar la purga. De esta forma, podrá ahorrar hasta un millón de euros por año y bomba.
Las rectificaciones son un factor de coste muy importante, especialmente cuando se trata de un apriete manual. Puede reducir significativamente las rectificaciones si utiliza soluciones de apriete con posicionamiento de pernos. Al orientar a los operarios, se reducen los defectos y los desechos.
4. Sostenibilidad de la mano de la tecnología
Elección de remaches autoperforantes en lugar de soldadura por puntos de resistencia: para unir la bandeja de la batería, puede utilizar diferentes tecnologías de unión, por ejemplo, soldadura por puntos o remaches autoperforantes. Los remaches autoperforantes ofrecen un proceso de unión limpio y en frío que es más eficiente desde el punto de vista energético. Si la bandeja de la batería tiene de media 500 juntas de aluminio, el uso de remaches autoperforantes en lugar de la soldadura por puntos de resistencia consume aproximadamente 9,575 kWh menos por bandeja, lo que supone un ahorro de 1005 toneladas de CO2 al año en un volumen de 150 000 bandejas.
Elección de una solución de recámara para la fijación mediante perforación por fricción en lugar de la alimentación por soplado: muchos elementos de fijación deben procesarse en tiempos de ciclo cortos en la fijación mediante perforación por fricción. En un sistema estándar de alimentación por soplado, se necesita aire comprimido para transportar las fijaciones a través del tubo, lo que se traduce en un alto consumo de energía. Por lo tanto, una solución de recámara puede reducir el 66 % del consumo de aire en comparación con un sistema estándar de alimentación por soplado. Esto puede ahorrar hasta 50 toneladas métricas de emisiones de CO2 al año.
