Производители электромобилей стремятся вывести на рынок новые модели, но сталкиваются с множеством сложностей, таких как необходимость сокращения времени зарядки или снижения массы аккумуляторной батареи. Многие сложности, связанные с производительностью и устойчивым развитием, относятся к самому процессу производства аккумуляторов, поэтому давайте рассмотрим некоторые основные проблемы и способы их устранения.
Основные проблемы при производстве аккумуляторных батарей электромобилей
1. Соблюдение требований безопасности
Управление температурой является одной из основных проблем. Элементы аккумуляторной батареи должны эксплуатироваться в определенном температурном диапазоне для сохранения рабочих характеристик и предотвращения перегрева. По этим причинам применяется теплопроводящая паста для заполнения зазоров. Однако нанесение пасты в больших объемах может привести к образованию пузырьков, которые нарушат теплопроводность.
Для защиты аккумуляторной батареи электромобиля в случае столкновения, ячейки можно усилить горизонтальными пластинами. Тем не менее, обычные методы соединения, такие как точечная сварка, не подходят, поскольку они создают тепло и сварочные брызги, которые могут повредить чувствительные элементы аккумуляторной батареи.
Обеспечение безопасности оператора во время производства аккумуляторных батарей электромобилей имеет решающее значение, поскольку элементы и модули, из которых состоит аккумуляторная батарея, электрически заряжены, а уровни напряжения постоянного тока варьируются от нескольких сотен до тысячи. Необходимо выполнить оценку рисков. Операторы должны быть обучены технике безопасности при работе с аккумуляторными батареями электромобилей и иметь специальные инструменты, необходимые для работы с электрическими аккумуляторными батареями напряжением до 1000 В. (IEC 60900)
2. Обеспечение качества
Стремление к инновациям в любой отрасли может привести к снижению качества. Необнаруженные дефекты, возникшие в процессе производства аккумуляторных батарей, приводят к дорогостоящим отзывам электромобилей. К таким дефектам относятся дефекты в соединении элементов, уплотнении аккумуляторных батарей или различных материалах, которые необходимо соединить, таких как высокопрочная сталь и алюминий.
3. Рост затрат
Когда вы стремитесь к экономии на крупномасштабных линиях производства аккумуляторов, каждый нюанс имеет значение. Подумайте о сокращении объемов доработки, отбраковки и отходов материала. Особенно высокий потенциал оптимизации существует для операций дозирования и подачи материалов.
4. Аккумуляторные батареи для электромобилей должны быть оптимизированы для обеспечения безопасности, долговечности и производительности
Сценарий устойчивого развития Международного энергетического агентства прогнозирует ежегодный глобальный рост количества электромобилей на 36%, что увеличит их общее число до 245 миллионов к 2030 году. Это более чем в 30 раз выше текущего уровня. Быстрый рост спроса на электромобили представляет собой целый ряд новых сложностей для автопроизводителей. Эти производственные сложности относятся к материалам, аккумуляторным системам и технологиям соединения, поскольку они требуют уменьшения массы, что является важным фактором снижения выбросов CO2.
Поскольку масса аккумуляторных батарей является значительной, автомобильным инженерам необходимо разработать новые технологии, чтобы сделать новые электромобили как можно более легкими и увеличить запас хода. Помимо снижения массы, различные типы аккумуляторных батарей, используемых в автомобильных силовых передачах, должны быть оптимизированы для обеспечения безопасности, долговечности и производительности.
Преодоление трудностей, связанных с производством аккумуляторных батарей для электромобилей
Для соответствия требованиям к производительности и ограничению воздействия на окружающую среду необходимо уменьшить массу, а также увеличить емкость и время зарядки аккумуляторных батарей электромобилей. Правильная организация процесса производства аккумуляторной батареи электромобиля с первого раза – непростая задача.
1. Безопасность прежде всего
Безопасность начинается с сырья для производства аккумуляторных элементов. Использование решений с машинным зрением для обнаружения дефектов разделительной пленки или покрытия электродов. Если они повреждены, возможно короткое замыкание.
Добавьте слой противопожарной защиты: если элементы аккумуляторной батареи воспламеняются, существует риск прогорания крышки аккумуляторной батареи. Слой огнестойкого материала с соответствующей толщиной, нанесенный на крышку, позволит сдерживать огонь как можно дольше.
Обеспечьте герметичность поддона аккумуляторной батареи и крышки аккумулятора, чтобы предотвратить попадание влаги в аккумулятор и защитить водителя от вредных газов. Используйте высокоточную систему нанесения с решением для проверки качества валика адгезивного материала, чтобы предотвратить образование зазоров, пузырьков воздуха или скоплений материала в уплотнении, которые приводят к снижению прочности и утечкам.
Для работы с компонентами аккумуляторной батареи под напряжением требуется специальное оборудование, чтобы защитить оператора от поражения электрическим током. Мы предоставляем производителям транспортных средств возможность снизить риск благодаря ряду мер, включая разработку полностью изолированных головок и быстросъемных переходников, а также изолирующих кожухов для инструментов и противоскользящих защитных приспособлений для ручных электрических сборочных инструментов, предназначенных для работы с электрическими аккумуляторами напряжением до 1000 В (IEC 60900).
2. Никогда не жертвуйте качеством
Качество производства аккумуляторной батареи электромобиля начинается с сырья. Проверка разделительной пленки/покрытия может помочь в обнаружении дефектов материала перед дальнейшей обработкой. Обязательно осматривайте каждый элемент аккумулятора на предмет повреждений поверхности при полномасштабном поточном производстве, не допуская падения производительности.
При работе с использованием ручных инструментов обеспечьте максимальную поддержку оператора для достижения самого высокого уровня качества. Управление процессом и позиционирование болтов помогают точно расположить инструмент для затяжки и выполнить затяжку в правильной последовательности.
При работе с автоматизированными сборочными технологиями решения должны обеспечивать дополнительные функции контроля качества: обнаружение и центрирование предварительно просверленных отверстий для крепления под воздействием трения обеспечат перпендикулярность соединительного элемента в процессе. Клепка с использованием самопроникающих заклепок потребует предварительной проверки штампов для обнаружения признаков износа. Системы дозирования всегда должны поставляться с системой контроля качества валика адгезивного материала.
3. Следите за расходами
Для заполнения зазоров требуется значительное количество дорогостоящей термопасты. Испытания на применение позволяют предположить, что экономия материала составляет до 20% при нанесении состава для заполнения зазоров с «интеллектуальной коррекцией» с помощью системы, которая измеряет деталь, рассчитывает необходимый материал, корректирует нанесение и контролирует результат.
Обычные насосы оставляют значительное количество материала в бочке. Убедитесь, что вы используете инновационные системы, которые минимизируют количество материала, оставшегося в бочке, и усилия по очищению. Таким образом, вы можете сэкономить до миллиона евро в год на один насос.
Доработка является важнейшим фактором затрат, особенно в случае ручной затяжки. При использовании решений для затяжки с позиционированием болтов можно значительно сократить количество доработок. Инструкции для оператора снижают количество дефектов и брака.
4. Устойчивое развитие обеспечивается с помощью технологий
Выберите самопроникающие заклепки вместо точечной сварки: для соединения поддона аккумуляторной батареи можно использовать различные технологии, например точечную сварку или самопроникающие заклепки. Самопроникающие заклепки обеспечивают чистое холодное соединение и большую энергоэффективность. Если в среднем на поддоне аккумуляторной батареи имеется 500 алюминиевых соединений, использование самопроникающих заклепок вместо точечной сварки позволяет сократить энергопотребление приблизительно на 9,75 кВт*ч на каждый поддон. Это эквивалентно сокращению выбросов CO2 на 1005 тонн в год для 150 000 поддонов.
Выберите решение магазинной подачи для крепления под воздействием трения вместо пневматической системы подачи: крепление под воздействием трения требует быстрой обработки большого количества крепежных деталей. Стандартная пневматическая система нуждается в сжатом воздухе для транспортировки крепежных деталей через трубу. Это означает высокое энергопотребление. Решение магазинной подачи может снизить расход воздуха на 66% по сравнению со стандартной пневматической системой. Это позволяет ежегодно экономить до 50 метрических тонн CO2.
