Soluciones de dispensado industrial para el montaje de baterías de vehículos eléctricos

La unión del módulo de celdas y la pared lateral son procesos de importancia capital en la producción de baterías de vehículos eléctricos. Debe unir las celdas firmemente manteniendo el aislamiento eléctrico y permitiendo la expansión de las celdas durante la carga y la descarga. Estos procesos requieren de exactitud, velocidad y flexibilidad, con lo que se garantiza la producción de baterías de alta calidad. Estas baterías de vehículos eléctricos cumplen con las estrictas cotas de seguridad y prestaciones del sector de la automoción.

Dificultades en la adhesión de paredes laterales y celdas:
En el caso de las baterías con celdas prismáticas, el reto es fijar firmemente las celdas a un módulo. No se puede aplicar calor ni fuerza. La junta debe satisfacer las demandas más exigentes en lo que a calidad de la aplicación, rigidez y comportamiento frente a impactos respecta. Otras dificultades similares surgen al unir las paredes laterales por el módulo de celdas. Esta es la razón por la que los fabricantes suelen utilizar materiales de dos componentes (2K) para este proceso. No necesitan de calor para secarse. La calidad de la aplicación y del proceso debe ser correcta a la primera para garantizar una unión segura al utilizar materiales 2K.

Nuestras soluciones para la adhesión de paredes laterales y celdas:
La línea de productos SCA de Atlas Copco ofrece soluciones de dispensado muy precisas, que evitan las bolsas de aire y garantizan una gran fiabilidad del proceso. En función de las necesidades del cliente, ofrecemos aplicaciones de 1K y 2K. Las aplicaciones de 2K se suelen utilizar en la unión de celda a celda, ya que no es necesario calor externo para el endurecimiento. La alta precisión de medición y la calidad de mezcla de nuestros sistemas nos permiten manejar incluso aplicaciones avanzadas de 2K con alta velocidad y calidad constante.

Las baterías de los vehículos eléctricos no soportan la humedad: la de cualquier tipo puede afectar a su rendimiento. En función del diseño de la batería, los bordes interiores del cofre también pueden dejar entrar humedad. Los fabricantes pueden aplicar materiales como polímeros MS a los contornos interiores y bordes de revestimiento para hermetizar la batería contra la entrada de humedad y las fugas de gas.

Dificultades en el sellado de los cofres de las baterías:
Las geometrías complejas de las piezas y las desviaciones de posición durante la producción pueden dificultar la accesibilidad y la exactitud, lo que también puede dar pie a mucho trabajo de programación. En función de los correspondientes contornos de las piezas, pueden ser necesarias diferentes geometrías de costura para lograr un apriete del 100 %. 

Nuestras soluciones para el sellado de cofres de baterías: 
Según la geometría del cofre de la batería, nuestro aplicador E-Swirl 2AdX puede alternar entre aplicaciones en cordón y en espiral. El patrón de espiral proporciona una mejor distribución del material, que resulta práctico durante los trabajos de sellado. Nuestro E-Swirl convence gracias a la versatilidad de su distancia de aplicación y la facilidad con la que puede programarse. Este aplicador ofrece un lapso de procesamiento estable y buena calidad aun cuando el acceso resulte complicado. Si se utiliza conjuntamente nuestra solución de guiado de robots ISRA VISION SHAPEMATCH3D, nos aseguramos de que se tengan en cuenta las desviaciones de posición del cofre de la batería antes de iniciar el proceso. La aplicación se inicia exactamente en la posición correspondiente.

Las celdas de la batería generan calor durante la carga y descarga. Es importante controlar y distribuir esta energía térmica por motivos de seguridad. De esta manera, también se mantiene la capacidad de la batería en el largo plazo. Aplique un material de interfaz térmica (TIM o relleno de huecos) entre el cofre de la batería y los módulos de celdas para evitar el sobrecalentamiento, con lo que se consigue una gestión térmica activa de baterías de gran tamaño. El calor generado se disipa en estructuras de refrigeración adecuadas.

Dificultades en la aplicación del material de interfaz térmica:

La gestión de la temperatura es una tarea fundamental en la fabricación de baterías. Las células de batería de alta tensión deben funcionar en un rango de temperatura específico para conservar su rendimiento y evitar el sobrecalentamiento. Por este motivo, se aplica una pasta termoconductora. Para garantizar una conductividad térmica total, es fundamental obtener un resultado sin burbujas. Esto supone dificultades, ya que el material de relleno de huecos líquido se aplica en grandes volúmenes. Además, el material también es muy abrasivo y puede desgastar el equipo con rapidez. 

Nuestras soluciones: 
Nuestras soluciones de dispensado industrial ofrecen tecnología de medición exacta y componentes de sistemas. Se han diseñado para trabajar con grandes volúmenes de materiales abrasivos con un alto grado de productividad. El material debe aplicarse con gran exactitud. Con un patrón optimizado, evitamos las bolsas de aire en el proceso de aplicación. Al añadir el escaneo visual en 3D del cofre de la batería calculamos la cantidad exacta de material necesario. De este modo, se ahorran costosos materiales y se detectan errores de dispensación en la anchura, la posición y la continuidad del cordón inmediatamente sin prolongar el ciclo.

En el improbable caso de que las celdas de la batería del EV se incendien, existe el riesgo de que las llamas atraviesen la tapa de la batería. Por ejemplo, las normativas de seguridad chinas más recientes especifican que un pasajero debe tener al menos cinco minutos para abandonar el vehículo en caso de emergencia por incendio. Una estrategia consiste en cubrir la tapa de la batería con una capa de material ignífugo aplicado con líquido. A menudo se trata de materiales de dos componentes (1K).

Las dificultades de la protección contra incendios:
La capa de material debe tener un grosor definido por toda la superficie de la cubierta. Las separaciones y solapamientos deben cumplir intervalos de tolerancia muy estrictos para evitar problemas en los procesos de producción posteriores. Las aplicaciones de pulverización de materiales como la resina epoxi tienen muchas desventajas. Las partículas de material presentes el aire son un riesgo para la salud y la alternativa es una aplicación de flujo plano. No obstante, la aplicación de materiales 2K con flujo plano ha resultado ser tarea complicada hasta el momento.

Nuestras soluciones para aplicaciones de protección contra incendios: 
Hemos desarrollado una solución para aplicar materiales 2K en un flujo plano con bordes afilados. Nuestro aplicador SCA FlexS.Seal mezcla dos componentes con una elevada precisión. Una válvula de aguja adicional situada en la boquilla garantiza que el material mezclado se dispense a la presión correcta. Hemos optimizado la válvula para evitar residuos de material que podrían afectar a la calidad. En consecuencia, logramos una aplicación rápida, precisa y uniforme en superficies grandes con comienzos y fines pulcros. Reduce los peligros para la salud y el malgasto de materiales, y recubre sin problemas por exceso de pulverización.

La evaporación de gases nocivos y la entrada de humedad podrían afectar a la seguridad y el rendimiento de las baterías de vehículos eléctricos. Para evitarlo, los fabricantes de baterías necesitan de varios pasos de sellado en el proceso de montaje, todo ello teniendo en cuenta la garantía de calidad, incluso cuando las piezas presentan desviaciones y las relaciones de contraste son complejas.

Desafíos de sellado de la tapa de la batería:
 Para el sellado de cubiertas, es obligatorio un cordón ininterrumpido, un inicio y un final de cordón exactos y una altura uniforme del cordón. Asimismo, la costura debe ser reversible para permitir la realización de reparaciones. Gracias a sus propiedades elásticas permanentes, el butilo caliente es perfecto para esta tarea. Sin embargo, es necesario calentar el material a 160 °C para un procesamiento óptimo. La inspección de calidad visual resulta compleja con juntas de material negro en superficies con recubrimiento negro.

Nuestras soluciones para el sellado de la tapa de la batería: 
Nuestro medidor de calor Atlas Copco atempera de forma óptima los materiales calientes para obtener un sellado perfecto de la cubierta con un principio y un final limpios. La solución de inspección visual 3D en línea RTVision.3D permite inspeccionar la anchura y la altura. Esta solución también controla la continuidad del cordón durante la aplicación, así como el volumen aplicado. También supervisa la distancia desde el centro del cordón hasta el borde del componente para comprobar la precisión de la colocación. Así, podemos detectar cualquier desviación en tiempo real. Gracias a la tecnología láser, podemos inspeccionar fácilmente la perla a pesar de las complicadas mezclas de colores (por ejemplo, negro sobre negro).