電気自動車（EV）メーカーは、新型モデルを市場に投入するために競争していますが、充電時間の短縮やバッテリ重量の軽量化など、さまざまな課題に直面しています。性能と持続可能性に関する多くの課題は、バッテリ製造プロセス自体にあります。ここでは、主要な課題とその解決方法について考えてみましょう。
電気自動車用バッテリ製造上の主な課題
1. 安全要求事項を満たす
温度管理は主な課題の1つです。バッテリセルは、性能を維持し過熱を防ぐため、決まった温度範囲内でコントロールする必要があります。このため、熱伝導性のギャップフィラー材料を塗布します。しかし、大量の材料塗布の場合、気泡が形成され、熱伝導率が低下する可能性があります。
衝突時にEVバッテリを保護するため、セルスタックを横方向のブレースで補強することができます。ただし、スポット溶接のような一般的な接合技術は、熱や溶接のスパッタを発生させ、敏感なバッテリセルに損傷を与える可能性があるため、適切ではありません。
バッテリを構成するセルとモジュールは電気的に充電されており、電圧レベルは数百から数千ボルトDCに及ぶため、EVバッテリの製造時に作業者の安全を確保することが重要です。リスク評価を実施する必要があります。作業者は、EVバッテリの組立の安全な作業方法についてトレーニングを受け、1,000 Vまでの電気バッテリの作業に必要な専用ツールを用意する必要があります。（IEC 60900）
2. 安全品質
あらゆる業界でイノベーションを起こす競争は、品質の低下につながる可能性があります。バッテリ製造中に発生した検出されない不具合は、EV業界にとってコストのかかるリコールにつながります。これには、セル同士の接合やバッテリのシーリング、高強度鋼とアルミニウムのような異材接合箇所の不具合などが含まれます。
3. コストの上昇
大容量バッテリの生産ラインでコストを削減することを検討する場合、ほんのちょっとしたことの積み重ねが重要です。再加工や不合格品、廃棄物の削減は良い例です。特にディスペンシングを行っている箇所は、最適化できる可能性がかなりあります。
4. EVバッテリは、安全性、耐久性、性能の最適化が必要
国際エネルギー機関の持続可能な開発シナリオでは、毎年36%の世界的なEVの成長が予測され、2030年には2億4500万台に達すると予測されています。これは現在のレベルの30倍以上です。EV需要の急速な増加は、CO2排出量削減の重要な要素である軽量化の必要性により、材料、バッテリシステム、接合技術など、自動車メーカーにとって生産面で、さまざまな新しい課題となっています。
バッテリの重量がかなりあるため、自動車エンジニアは新しい電気自動車をできるだけ軽量化しながら、走行距離を向上させる新しい技術を開発する必要があります。軽量化に加えて、自動車の動力伝達系で使用されるさまざまなタイプのバッテリは、安全性、耐久性、性能のために最適化する必要があります。
EVバッテリ製造の課題を克服
性能要件を満たし、環境への影響を制限するために、EVバッテリの重量、容量、充電時間の改善が必要です。EVバッテリの製造プロセスを最初から正しく行うことは、大きな懸念事項です。
1. 安全第一
安全性は、セル製造の原料から始まります。マシンビジョンソリューションを使用して、セパレータフィルムまたは電極のコーティングの欠陥を見つけることができます。損傷している場合は、短絡が発生する可能性があります。
防火層を追加：バッテリセルが燃え上がった場合、バッテリカバーを焼き尽くす危険があります。適切な厚さの耐火性素材の層は、蓋をすることで、できるだけ長く火を封じ込めることができます。
バッテリトレイとカバーを密閉して、バッテリの湿気を防ぎ、有害なガスから運転者を保護します。ビード検査溶液を使用した高精度の塗布システムを使用して、弱点や漏れにつながる隙間、気泡、またはシーリング内の材料の蓄積を防ぎます。
通電しているバッテリコンポーネントの作業には、作業者を感電から保護するための特別な装置が必要です。当社は、完全絶縁ソケットやクイックチェンジアダプタの開発、1,000 V（IEC 60900）までの電気バッテリで作業しながら、ハンド電力ツール用の絶縁ツールカバーやスリップオフ保護など、さまざまな対策を通じて車両メーカーのリスクを軽減することを可能にしています。
2. 品質に妥協なし
EVバッテリの製造品質は、原材料から始まります。セパレータフィルム/コーティングの点検は、処理を進める前に材料の欠陥を検出するのに役立ちます。生産性に影響を与えずに、すべてのバッテリセルの表面損傷をインライン生産速度で点検してください。
手動ツールを使用する場合は、最高レベルの品質を実現するために、作業者を最大限にサポートします。プロセス制御とボルトの位置決めは、締付ツールの正確な位置を決め、正しい順序で締付けるのに役立ちます。
自動接合技術を使用する場合、ソリューションは追加の品質保証機能を提供する必要があります：フロードリル接合プレホール検出およびセンタリングにより、プロセス内の接合エレメントの直角度が確保されます。セルフピアシングリベット固定には、摩耗の兆候を検出するための予防的なダイ検査が必要です。分注システムには常にビード検査が付属している必要があります。
3. コストを常に意識
ギャップフィラーの塗布には、多大なコストがかかる熱コンパウンドが必要です。塗布テストでは、パーツを測定し、必要な材料を計算し、塗布を調整し、結果を制御するシステムで「スマート調整」ギャップフィラーの塗布を使用すると、最大20%の材料節約が可能になります。
従来のポンプでは、バレルにかなりの量の材料が残っています。バレルに残る材料とパージ作業を最小限に抑える革新的なシステムを使用してください。これにより、年間最大100万ユーロのコストを削減し、ポンプを利用することができます。
再作業は、特に手動による締付の場合に、大きなコスト要因となります。ボルトの位置決めで締付ソリューションを使用すると、再作業を大幅に削減できます。作業者ガイダンスにより、欠陥やスクラップを削減できます。
4. サステナビリティにはこの技術が必須
抵抗スポット溶接よりもセルフピアシングリベットを選択してください：バッテリトレイを接合するには、スポット溶接やセルフピアシングリベットなど、さまざまな接合技術を使用できます。セルフピアシングリベットは、クリーンで冷間接合プロセスを提供し、エネルギー効率が向上しています。平均的なバッテリトレイに500のアルミニウムジョイントがある場合、抵抗スポット溶接ではなくセルフピアシングリベットを使用すると、トレイあたりの使用量が約9.575 kWh減少し、150,000トレイの容量で年間約1,005 トンのCO2を節約できるように計算されます。
フロードリル接合においてはブローフィードではなくマガジンソリューションを選択してください：フロードリル接合では、短いサイクルタイムに多数のファスナーを処理する必要があります。標準的なブローフィードシステムでは、ファスナーをチューブで送給するために圧縮空気が必要です。つまり、高いエネルギー消費を意味します。マガジンソリューションは、標準のブローフィードシステムと比較して、エア消費量の66%を削減できます。これにより、年間で最大50メトリックトンのCO2排出量を削減できます。
