Os fabricantes de veículos elétricos (EV) estão correndo para trazer novos modelos para o mercado, mas enfrentam vários desafios, como atender à demanda por tempos de carregamento mais curtos ou peso reduzido da bateria. Muitos desafios relacionados ao desempenho e à sustentabilidade residem no próprio processo de fabricação de baterias, portanto, vamos considerar alguns dos principais e como superá-los.
Principais desafios na fabricação de baterias de veículos elétricos
1. Cumprimento dos requisitos de segurança
O controle de temperatura é um dos principais desafios. As células da bateria devem ser operadas dentro de uma faixa de temperatura específica para preservar o desempenho e evitar superaquecimento. Por essas razões, é aplicada uma pasta de preenchimento de espaços e condutora de calor. Mas a aplicação de alto volume da pasta pode resultar na formação de bolhas que danificam a condutividade térmica.
Para proteger a bateria para veículos elétricos em caso de colisão, as pilhas de células podem ser reforçadas com suportes laterais. No entanto, técnicas comuns de junção, como soldagem por ponto, não são adequadas porque criam calor e respingos de soldagem que podem danificar as células sensíveis da bateria.
Garantir a segurança do operador durante a produção das baterias para veículos elétricos é essencial porque as células e os módulos que compõem a bateria são carregados eletricamente, com níveis de tensão CC que variam de algumas centenas a milhares. A avaliação de risco deve ser realizada. Seus operadores devem ser treinados em práticas de trabalho seguras para a montagem da bateria para veículos elétricos e receber as ferramentas especiais necessárias ao trabalhar com baterias elétricas de até 1.000 V. (IEC 60900)
2. Protege a qualidade
A corrida para inovar em qualquer setor pode levar a níveis mais baixos de qualidade. Defeitos não detectados produzidos durante a fabricação da bateria levam a recalls dispendiosos para a indústria de veículos elétricos. Isso inclui defeitos de aplicação na colagem de células, vedação da bateria ou muitos materiais diferentes que precisam ser unidos, como aço de alta resistência e alumínio.
3. Aumento dos custos
Quando você pensa em economia de custos em linhas de produção de baterias de grandes volumes, tudo ajuda. Pense na redução de retrabalho, rejeições e desperdício de material. Especialmente em aplicações de distribuição, há um alto potencial de otimização.
4. As baterias para veículos elétricos precisam ser otimizadas para segurança, durabilidade e desempenho
O cenário de Desenvolvimento sustentável da Agência Internacional de energia prevê um crescimento global de veículos elétricos de 36% ao ano, atingindo 245 milhões de veículos em 2030. Isso é mais de 30 vezes acima do nível atual. O rápido crescimento da demanda de veículos elétricos apresenta uma série de novos desafios para os fabricantes de veículos quando se trata de produção em termos de materiais, sistemas de bateria e tecnologia de junção devido à necessidade de peso leve, um fator crítico na redução das emissões de CO2.
Como o peso das baterias é considerável, os engenheiros automotivos são encarregados de desenvolver novas técnicas para tornar os novos carros elétricos o mais leves possível, melhorando a capacidade de alcance. Além da redução de peso, os vários tipos de baterias usados em transmissões automotivas precisam ser otimizados para segurança, durabilidade e desempenho.
Superando os desafios de fabricação de bateria para veículos elétricos
São necessárias melhorias no peso, na capacidade e nos tempos de carregamento das baterias para veículos elétricos para atender aos requisitos de desempenho e limitar o impacto ambiental. Acertar o processo de fabricação da bateria para veículos elétricos na primeira vez é uma grande preocupação.
1. Segurança em primeiro lugar
A segurança começa com as matérias-primas para a produção de células. As soluções de visão de máquina podem ser usadas para encontrar defeitos no filme separador ou no revestimento dos eletrodos. Se estiverem danificados, podem ocorrer curtos-circuitos.
Adicione uma camada de proteção contra incêndio: se as células da bateria ficarem inflamadas, há o risco de que elas queimem através da tampa da bateria. Uma camada de material resistente ao fogo com a espessura adequada aplicada à tampa mantém o fogo contido pelo maior tempo possível.
Vede a bandeja e a tampa da bateria para manter a umidade fora da bateria e proteger o motorista de gases nocivos. Use um sistema de aplicação de alta precisão com uma solução de inspeção de filetes para evitar folgas, bolhas de ar ou acúmulos de material na vedação que levam a pontos fracos e vazamento.
O trabalho com componentes energizados da bateria requer equipamentos especiais para proteger os operadores contra choques elétricos. Permitimos que os fabricantes de veículos reduzam os riscos através de uma série de medidas, incluindo o desenvolvimento de tomadas totalmente isoladas e adaptadores de troca rápida, bem como tampas de ferramentas isoladas e proteção contra deslizamento para ferramentas elétricas de montagem portáteis enquanto trabalham com baterias elétricas de até 1.000 V (IEC 60900).
2. Nunca comprometer a qualidade
A qualidade da fabricação de baterias para veículos elétricos começa com as matérias-primas. As inspeções de filme separador/revestimento podem ajudar a detectar defeitos no material antes de continuar o processamento. Certifique-se de inspecionar todas as células da bateria para verificar se há danos na superfície em velocidade total de produção em linha e não afetar a produtividade.
Ao trabalhar com ferramentas manuais, apoie seu operador da melhor forma para oferecer o mais alto nível de qualidade. O controle do processo e o posicionamento do parafuso ajudam a posicionar com precisão a ferramenta de aperto e a apertar na sequência correta.
Ao trabalhar com tecnologias de junção automatizadas, as soluções devem oferecer recursos adicionais de garantia de qualidade: a detecção e centralização de pré-furo de fixação da broca de fluxo garantirão a perpendicularidade do elemento de junção no processo. A rebitagem a preço próprio precisará de inspeção preventiva da matriz para detectar quaisquer sinais de desgaste. Os sistemas de distribuição devem sempre ser fornecidos com inspeção de filetes.
3. Fique atento aos custos
As aplicações de preenchimento de espaços precisam de quantidades significativas de compostos térmicos dispendiosos. Os testes de aplicação sugerem uma economia de material de até 20% quando você usa uma aplicação de preenchimento de espaços "ajustada de forma inteligente" com um sistema que mede a peça, calcula o material necessário, ajusta a aplicação e controla o resultado.
As bombas convencionais deixam uma quantidade considerável de material no tambor. Certifique-se de usar sistemas inovadores que minimizem o material deixado no tambor e os esforços de remoção. Dessa forma, você pode economizar até um milhão de euros por ano e bomba.
O retrabalho é um grande gerador de custos, especialmente quando se trata de aperto manual. Você pode reduzir significativamente o retrabalho ao usar soluções de aperto com posicionamento do parafuso. A orientação do operador reduz defeitos e desperdícios.
4. A sustentabilidade vem com a tecnologia
Escolha a rebitagem autoperfurante em vez da soldagem por ponto resistente: para unir a bandeja da bateria, você pode usar diferentes tecnologias de junção, por exemplo, soldagem por ponto ou rebitagem autoperfurante. A rebitagem autoperfurante oferece um processo de junção limpo e frio e é mais eficiente em termos de consumo de energia. Se a bandeja média da bateria tiver 500 juntas de alumínio, o uso de rebites autoperfurantes em vez de soldagem por ponto resistente usa aproximadamente 9,575 kWh a menos por bandeja, calculando uma economia de 1.005 toneladas de CO2 por ano em um volume de 150.000 bandejas.
Escolha a solução de magazine de fixação por perfuratriz de fluxo sobre a alimentação a ar: muitos fixadores precisam ser processados em tempos de ciclo curtos na fixação por perfuratriz de fluxo. Em um sistema padrão de alimentação a ar, você precisa de ar comprimido para transportar os fixadores através do tubo. Isso significa alto consumo de energia. Uma solução de magazine pode reduzir 66% do consumo de ar em comparação com um sistema de alimentação a ar padrão. Isso pode economizar até 50 toneladas métricas de emissões de CO2 anualmente.
