Le monde de l'électromobilité et de la fabrication de batteries évolue rapidement et le procédé de fabrication exige des solutions innovantes. Les véhicules électriques modernes utilisent différents types de batteries qui doivent être optimisées pour la longévité, les performances et la sécurité. Les solutions de dépose sont donc un moyen avantageux pour l'assemblage de ces batteries. Utilisez des adhésifs, des joints ou des matériaux d'interface thermique hautes performances avec un système de dépose efficace pour améliorer l'efficacité de la production. Ainsi, vous pouvez également réduire le poids et les coûts, tout en favorisant la durabilité.
Six défis de dépose courants dans les procédés d'assemblage de batteries
Au fil des ans, un certain nombre d'applications sont devenues courantes dans les procédés de production de véhicules électriques. Cela a commencé par des applications telles qu'une simple application d'étanchéité, connue dans le procédé d'étanchéité du moteur. Ces applications ont maintenant évolué vers des innovations rapides qui révolutionnent l'ensemble du processus de production.
Il existe de nombreux procédés d'application pour l'assemblage de batteries en fonction du type de cellule de batterie (cylindrique, prismatique ou à poche) et de la conception de la batterie.
- Cell and sidewall bonding
- Battery tray sealing
- Thermal management
- Fire protection
- Battery cover sealing
- Corrosion protection
Collage des cellules et des parois latérales
Le collage des piles de cellules et des parois latérales est un procédé essentiel dans la production de batteries de véhicules électriques. Il est nécessaire d'assembler les cellules en toute sécurité tout en maintenant l'isolation électrique et en permettant la dilatation des cellules pendant la charge et la décharge. Ces procédés exigent précision, vitesse et flexibilité, afin de garantir la production de batteries de haute qualité. Ces batteries de véhicules électriques sont conformes aux normes de sécurité et de performances strictes de l'industrie automobile.
Défis liés au collage des cellules et des parois latérales :
Pour les batteries à cellules prismatiques, le défi consiste à empiler fermement les cellules à une pile. Aucune chaleur ni aucune force ne peut être appliquée. L'assemblage doit répondre aux exigences les plus élevées en termes de qualité d'application, de rigidité et de comportement en cas de collision. Des défis similaires sont présents lors du collage des parois latérales autour de l'empilement de cellules. C'est pourquoi les fabricants utilisent souvent des matériaux à deux composants (2C) pour ce procédé : ils ne nécessitent pas de chaleur pour sécher. La qualité de l'application et du procédé doit être correcte du premier coup pour garantir une adhésion sûre lors de l'utilisation de matériaux 2K.
Nos solutions pour le collage des cellules et des parois latérales :
La gamme de produits SCA d'Atlas Copco propose des solutions de dépose extrêmement précises. Elles permettent d'éviter la formation de poches d'air et garantissent une haute fiabilité du procédé. En fonction des exigences du client, nous proposons des applications 1C et 2C. Les applications 2C sont souvent utilisées pour le collage cellule-à-cellule, car aucune chaleur externe n'est nécessaire pour le séchage. La haute précision de mesure et la qualité de mélange de nos systèmes nous permettent aussi de gérer les applications 2C avancées avec une vitesse élevée et une qualité constante.
Etanchéité du bac de la batterie
Les batteries de véhicules électriques n'aiment aucun type d'humidité, car cette dernière peut affecter leurs performances. Selon la conception de la batterie, les bords intérieurs du bac peuvent laisser pénétrer l'humidité. Les fabricants peuvent appliquer des matériaux tels que des polymères MS sur les contours intérieurs et les bords de garniture pour protéger la batterie de l'infiltration d'humidité et des fuites de gaz.
Défis liés à l'étanchéité du bac de la batterie :
Les géométries de pièces complexes et les écarts de position pendant la production peuvent rendre l'accessibilité et la précision difficiles. Cela peut également impliquer un effort de programmation élevé. En fonction des contours de la pièce, différentes géométries de joint peuvent être nécessaires pour obtenir une étanchéité à 100 %.
Nos solutions pour l'étanchéité du bac de la batterie :
En fonction de la géométrie du bac de batterie, notre applicateur E-Swirl 2AdX peut basculer facilement entre les applications en cordon et en spirale. Le motif de spirale améliore la distribution du matériau, ce qui est utile lors de l'étanchéité. Notre E-Swirl vous assure une distance d'application flexible et une programmation facile. Cet applicateur offre une fenêtre et une qualité de procédé stables, même en cas d'accès difficile. En proposant également notre solution de guidage robotisé ISRA VISION SHAPEMATCH3D, nous veillons à ce que les écarts de position du bac de batterie soient pris en compte avant de commencer le procédé. L'application démarre précisément à la position correcte.
Gestion thermique
Les cellules de batterie génèrent de la chaleur pendant la charge et la décharge. Il est important de contrôler et de distribuer cette énergie thermique pour assurer la sécurité. Ainsi, vous maintenez également la capacité de la batterie à long terme. Appliquez un matériau d'interface thermique (TIM ou pâte thermique) entre le bac de batterie et les modules de cellule pour éviter toute surchauffe. Cela permet une gestion thermique active des batteries de grande taille. La chaleur générée est dissipée vers des structures de refroidissement appropriées.
Défis liés à l'application du matériau d'interface thermique :
La gestion de la température est une tâche essentielle dans la fabrication de batteries. Il est nécessaire de faire fonctionner les cellules de batterie haute tension dans une plage de température spécifique pour préserver leurs performances et éviter une surchauffe. Pour cette raison, une pâte thermoconductrice est appliquée. Il est indispensable d'obtenir un résultat sans bulle afin de garantir une conductivité thermique totale. Cela peut s'avérer difficile, car la pâte thermique liquide est appliquée en grande quantité. De plus, ce matériau est également très abrasif et peut rapidement abîmer l'équipement.
Nos solutions :
Nos solutions de dépose industrielle offrent une technologie de mesure et des composants de système précis, conçus pour traiter de grands volumes de matériaux abrasifs selon un niveau de productivité élevé. Le matériau doit être appliqué avec une grande précision. Grâce à un modèle optimisé, nous évitons les poches d'air lors du procédé d'application. En ajoutant une analyse visuelle 3D du bac de batterie, nous déterminons la quantité exacte de matériau nécessaire. Cela permet d'économiser des matériaux coûteux et de détecter immédiatement les erreurs de distribution en termes de largeur, de position et de continuité du cordon, sans rajouter de temps de cycle.
Protection contre les incendies
Dans le cas peu probable où les cellules de la batterie de véhicule électrique s'enflamment, il existe un risque que le feu se propage en brûlant le couvercle de la batterie. Par exemple, les dernières réglementations en matière de sécurité en Chine stipulent qu'un passager doit disposer d'au moins cinq minutes pour quitter le véhicule en cas d'incendie. Une approche consiste à recouvrir le couvercle de la batterie d'une couche de matériau ignifuge à application liquide. Il s'agit souvent de matériaux à deux composants (2K).
Défis en matière de protection contre les incendies :
La couche de matériau doit avoir une épaisseur définie sur toute la surface du couvercle. Les écarts et les chevauchements doivent se trouver dans des plages de tolérance minimes pour éviter les problèmes dans les procédés de production en aval. Les applications de pulvérisation de matériaux tels que l'époxy présentent de nombreux inconvénients. Les particules de matériau présentes dans l'air représentent un risque pour la santé. L'alternative est une application en flux plat. Cependant, l'application de matériaux 2K en flux plat présente des difficultés.
Nos solutions pour les applications de protection contre les incendies :
Nous avons mis au point une solution pour appliquer des matériaux 2K selon un flux plat à bords nets. Notre applicateur SCA FlexS.Seal mélange deux composants avec une grande précision. Une vanne à aiguille supplémentaire au niveau de la buse garantit que le matériau mélangé est distribué avec la pression correcte. Nous avons optimisé la vanne pour éviter les résidus de matériaux qui pourraient affecter la qualité. Ainsi, on obtient une application rapide, précise et uniforme sur de grandes surfaces avec des extrémités nettes, qui permet de réduire les risques pour la santé, les déchets de matériaux et le masquage, sans problèmes de surpulvérisation.
Etanchéité du couvercle de la batterie
L'évaporation de gaz nocifs et la pénétration d'humidité peuvent avoir un impact sur la sécurité et les performances des batteries de véhicules électriques. Pour éviter cela, les fabricants de batteries doivent mettre en place plusieurs étapes lors du procédé d'assemblage pour garantir l'étanchéité, tout en gardant l'assurance qualité à l'esprit, même avec des écarts de pièces et des rapports de contraste difficiles.
Défis liés à l'étanchéité du couvercle de la batterie :
Pour garantir l'étanchéité du couvercle, un cordon ininterrompu, des extrémités de cordon précises et une hauteur de cordon uniforme sont obligatoires. Le joint doit également être réversible pour permettre les réparations. En raison de ses propriétés élastiques permanentes, le butyle chaud est bien adapté à ce type de procédé. Cependant, vous devez chauffer le matériau à 160 °C pour une application optimale, et l'inspection visuelle de la qualité est difficile lorsque les joints sont en matériau noir sur des surfaces à revêtement noir.
Nos solutions pour l'étanchéité du couvercle de la batterie :
Notre compteur de chaleur Atlas Copco adapte de manière optimale les matériaux chauds pour un résultat parfait d'étanchéité du couvercle avec des extrémités de cordon nettes. La solution d'inspection visuelle 3D en ligne RTVision.3d surveille la largeur et la hauteur, tout en contrôlant la continuité du cordon pendant l'application ainsi que le volume appliqué. Elle surveille également la distance entre le centre du cordon et le bord du composant afin de vérifier la précision du positionnement. Ainsi, nous pouvons détecter tout écart en temps réel, et grâce à la technologie laser, nous pouvons facilement inspecter le cordon malgré les associations de couleurs difficiles (par exemple, noir sur noir).
Protection contre la corrosion
A la fin du procédé, les fabricants de batteries doivent étanchéifier les zones critiques de la batterie pour éviter la corrosion. Les conceptions de batterie de pointe présentent un grand nombre de ruptures de surface, de bords de garniture et de joints. Par exemple, l'assemblage mécanique du couvercle et du bac peut légèrement endommager le revêtement du couvercle. A ces endroits, de l'humidité peut pénétrer et créer un risque élevé de corrosion. Pour protéger ces zones, vous pouvez appliquer des matériaux anticorrosion tels que des cires spéciales.
Défis liés aux applications de protection contre la corrosion :
Le procédé d'application sur la surface de la batterie avec ses nombreux contours, bords et joints est difficile. Les applications de pulvérisation manuelles ou automatisées courantes entraînent des reprises manuelles, des efforts de masquage et un gaspillage de produit. Cela affecte la productivité et la qualité du procédé de protection contre la corrosion. En outre, la facilité d'entretien peut être à prendre en compte. Si les éléments d'assemblage sont recouverts de matériau, il est difficile de desserrer les vis pour effectuer des réparations.
Nos solutions pour les applications de protection contre la corrosion :
IDDA.Seal est une application par goutte intelligente et dynamique qui peut également traiter des cires. Vous pouvez contrôler individuellement chaque goutte, pour une précision optimale et une géométrie de cordon entièrement flexible. Nous pouvons ajuster parfaitement la largeur et l'épaisseur du cordon en fonction de vos besoins. Vous pouvez appliquer le matériau aussi finement et précisément que possible, en utilisant uniquement la quantité nécessaire. Ainsi, vous réduisez au minimum les reprises manuelles et l'utilisation du matériau. Par exemple, vous pouvez omettre la tête de l'élément d'assemblage, pour permettre de desserrer la vis pour les réparations.
Votre défi pour la fabrication de batteries de véhicules électriques constitue notre solution de dépose industrielle
Grâce à notre connaissance approfondie des tendances du secteur, des défis et des opportunités, et avec l'aide de nos experts techniques et de notre vaste réseau, nous pouvons vous aider à améliorer considérablement vos procédés, votre production et votre rentabilité.
Les procédés d'assemblage peuvent varier considérablement. C'est pourquoi nous proposons des tests et des conseils complets avant de procéder à l'achat d'une solution de dépose. Notre réseau mondial de 13 centres d'innovation offre les conditions pour innover et collaborer avec nos clients et partenaires afin de relever les défis en matière d'assemblage. Ces centres sont conçus pour accélérer votre parcours à travers l'innovation.
L'offre de nos Centres d'innovation en bref :
- Développement d'applications et de processus
- Tests des matériaux
- Analyses des assemblages
- Intégrations des technologies
- Productions pilotes
- Essais virtuels
et bien plus encore !