Les fabricants de véhicules électriques (EV) se pressent pour mettre de nouveaux modèles sur le marché, mais ils sont confrontés à de nombreux défis, comme proposer des temps de charge plus courts pour répondre à la demande ou réduire le poids des batteries. De nombreux défis liés aux performances et à la durabilité résident dans le processus de fabrication des batteries lui-même. Examinons donc quelques-uns de ces enjeux et voyons comment les surmonter.
Les principaux défis liés à la fabrication de batteries pour véhicules électriques
1. Le respect des exigences de sécurité
La gestion de la température constitue l'un des défis principaux. Les cellules de batterie doivent être utilisées dans une plage de température spécifique pour préserver les performances et éviter la surchauffe. C'est pourquoi une pâte thermique est appliquée. Mais une application de cette pâte en trop grande quantité peut entraîner la formation de bulles qui dégradent la conductivité thermique.
Afin de protéger la batterie en cas de collision, les piles de cellules peuvent être renforcées à l'aide de renforts latéraux. Cependant, les techniques d'assemblage courantes telles que le soudage par points ne sont pas adaptées, car elles dégagent de la chaleur et entraînent des projections de soudure qui peuvent endommager les cellules sensibles de la batterie.
Il est essentiel de garantir la sécurité de l'opérateur pendant la production de batteries pour véhicules électriques, car les cellules et les modules qui composent la batterie sont chargés électriquement, avec des niveaux de tension CC allant de quelques centaines à mille volts. Une évaluation des risques doit être effectuée. Vos opérateurs doivent être formés aux pratiques de travail sûres pour l'assemblage de batteries pour véhicules électriques et être équipés des outils spéciaux nécessaires pour travailler sur des batteries électriques jusqu'à 1 000 V. (IEC 60900)
2. Préserver la qualité
Dans tout secteur, la course à l'innovation peut conduire à des niveaux de qualité inférieurs. Les défauts non détectés qui surviennent lors de la fabrication des batteries entraînent des rappels coûteux pour l'industrie des véhicules électriques. Il s'agit notamment de défauts d'application dans le collage des cellules, l'étanchéité de la batterie ou les nombreux matériaux différents qui doivent être assemblés, tels que l'acier et l'aluminium à haute résistance.
3. Augmentation des coûts
Lorsque l'on souhaite réaliser des économies sur les chaînes de production de batteries à volume élevé, chaque petit détail compte. Pensez à réduire les réusinages, les rejets et le gaspillage de matériaux. Il existe un fort potentiel d'optimisation, en particulier dans les applications de collage.
4. Les batteries pour véhicules électriques doivent être optimisées pour la sécurité, la durabilité et les performances
Le scénario de développement durable de l'Agence internationale de l'énergie prévoit une augmentation mondiale du nombre de véhicules électriques de 36 % par an, pour atteindre 245 millions de véhicules en 2030, soit 30 fois plus qu'à l'heure actuelle. La croissance rapide de la demande en véhicules électriques entraîne de nouveaux défis de production pour les constructeurs automobiles en termes de matériaux, de systèmes de batterie et de technologie d'assemblage en raison de la nécessité d'alléger les véhicules, un facteur essentiel pour réduire les émissions de CO2.
Etant donné que le poids des batteries est considérable, les ingénieurs automobiles sont chargés de développer de nouvelles techniques pour rendre les nouvelles voitures électriques aussi légères que possible tout en améliorant l'autonomie. Outre la réduction du poids, les différents types de batteries utilisés dans les transmissions automobiles doivent être optimisés en termes de sécurité, de durabilité et de performances.
Surmonter les défis liés à la fabrication de batteries pour véhicules électriques
Des améliorations au niveau du poids, de la capacité et des temps de charge des batteries pour véhicules électriques sont nécessaires pour répondre aux exigences de performances et limiter l'impact sur l'environnement. Garantir la réussite du processus de fabrication des batteries pour véhicules électriques du premier coup est une préoccupation majeure.
1. La sécurité avant tout
La sécurité commence par les matières premières utilisées pour la production de cellules. Les solutions de vision industrielle peuvent être utilisées pour détecter des défauts dans le film séparateur ou le revêtement des électrodes. S'ils sont endommagés, des courts-circuits peuvent se produire.
Ajoutez une couche de protection contre les incendies : si les cellules de batterie prennent feu, elles risquent de brûler le couvercle de la batterie. L'application d'une couche de matériau résistant au feu d'une épaisseur appropriée sur le couvercle permet de contenir le feu aussi longtemps que possible.
Scellez le bac et le couvercle de la batterie pour empêcher l'humidité de pénétrer dans la batterie et protéger le conducteur des gaz nocifs. Utilisez un système d'application de haute précision avec une solution d'inspection des cordons pour éviter les écarts, les bulles d'air ou l'accumulation de matériau dans le joint pouvant créer des points faibles et des fuites.
Toute intervention sur des composants de batterie sous tension nécessite un équipement spécial pour protéger les opérateurs contre les décharges électriques. Nous permettons aux constructeurs automobiles de limiter les risques grâce à une série de mesures, notamment le développement de douilles entièrement isolées et d'adaptateurs à changement rapide, ainsi que de couvercles d'outils isolés et d'une protection antidérapante pour les outils d'assemblage électriques portatifs utilisés lors des interventions sur des batteries électriques jusqu'à 1 000 V (IEC 60900).
2. Aucun compromis sur la qualité
La qualité de fabrication des batteries pour véhicules électriques commence par les matières premières. Des inspections du film séparateur/du revêtement peuvent aider à détecter les défauts du matériau avant de poursuivre le traitement. Veillez à vérifier que chaque cellule de batterie n'est pas endommagée en surface à pleine vitesse de production en ligne et que cela n'a pas d'impact sur la productivité.
Lors du travail avec des outils manuels, soutenez au mieux votre opérateur pour obtenir le plus haut niveau de qualité. Le contrôle du processus et le positionnement des boulons permettent de positionner précisément l'outil de serrage et de serrer dans le bon ordre.
Lors de l'utilisation de technologies d'assemblage automatisées, les solutions doivent offrir des fonctions d'assurance qualité supplémentaires : la détection et le centrage du pré-trou de fixation par fluoperçage garantissent la perpendicularité de l'élément d'assemblage dans le processus. Le rivetage auto-poinçonneur nécessite une inspection préventive du poinçon pour détecter tout signe d'usure. Les systèmes de collage doivent toujours être accompagnés d'une inspection des cordons.
3. Garder un œil sur les coûts
Les applications de pâte thermique nécessitent des quantités importantes de composés thermiques coûteux. Les tests d'application suggèrent que les économies de matériau peuvent atteindre 20 % lors de l'utilisation d'une application de pâte thermique « ajustée intelligemment » avec un système qui mesure la pièce, calcule la quantité de matériau requise, ajuste l'application et contrôle le résultat.
Les pompes traditionnelles laissent une quantité considérable de matériau dans le tube. Veillez à utiliser des systèmes innovants qui minimisent la quantité de matériau restant dans le tube et les efforts de purge. Vous pourrez ainsi économiser jusqu'à un million d'euros par an et par pompe.
Le réusinage entraîne des coûts importants, surtout s'il implique un serrage manuel. Vous pouvez réduire considérablement les réusinages grâce à l'utilisation de solutions de serrage avec positionnement des boulons. Le guidage de l'opérateur réduit les défauts et les déchets.
4. La technologie amène la durabilité
Optez pour le rivetage auto-poinçonneur plutôt que pour le soudage par points résistant : pour assembler le bac de la batterie, vous pouvez utiliser différentes technologies d'assemblage, par exemple le soudage par points ou le rivetage auto-poinçonneur. Le rivetage auto-poinçonneur offre un processus d'assemblage à froid propre et plus économe en énergie. Si un bac de batterie moyen comporte 500 joints en aluminium, l'utilisation de rivets auto-poinçonneurs plutôt que de soudures par points résistantes consomme environ 9,575 kWh de moins par bac, soit une économie de 1 005 tonnes de CO2 par an pour un volume de 150 000 bacs.
Privilégiez une solution de magasin de fixation par fluoperçage plutôt que par soufflage : de nombreuses fixations doivent être traitées en cycles courts avec la fixation par fluoperçage. Un système par soufflage standard nécessite de l'air comprimé pour transporter les fixations à travers le tube, ce qui entraîne une consommation d'énergie élevée. Une solution de magasin peut réduire de 66 % la consommation d'air par rapport à un système par soufflage standard, permettant d'économiser jusqu'à 50 tonnes d'émissions de CO2 par an.
