Tillverkare av elfordon tävlar om att få ut nya modeller på marknaden, men det finns flera utmaningar, till exempel att möta efterfrågan på kortare laddningstider eller lägre batterivikt. Många utmaningar när det gäller prestanda och hållbarhet ligger i själva batteritillverkningsprocessen. Vi tar en titt på några av de större utmaningarna och hur du kan hantera dem.
Stora utmaningar vid tillverkning av batterier till elfordon
1. Uppfylla säkerhetskraven
Temperaturhantering är en av de största utmaningarna. Battericellerna måste användas inom ett specifikt temperaturintervall för att bevara deras prestanda och undvika överhettning. Av dessa anledningar appliceras en spaltfyllande värmeledningspasta. Däremot kan appliceringen av den stora mängden pasta leda till bubblor som skadar värmeledningen.
För att skydda elfordonets batteri i händelse av en kollision kan cellstaplar förstärkas med laterala stöd. Vanliga monteringstekniker, som punktsvetsning, är inte lämpliga eftersom de alstrar värme och svetsstänk som kan skada de känsliga cellerna.
Det är mycket viktigt att säkerställa operatörens säkerhet under produktionen av batterier till elfordon eftersom cellerna och modulerna som utgör batteriet har elektrisk laddning, med likspänningsnivåer från några hundra till tusen. Riskbedömning måste utföras. Dina operatörer måste vara utbildade i säkra arbetsmetoder för montering av batterier till elfordon och försedda med de specialverktyg som krävs vid arbete med elektriska batterier på upp till 1 000 V. (IEC 60900)
2. Skydda kvaliteten
Strävan efter innovation inom alla branscher kan leda till lägre kvalitetsnivåer. Oupptäckta fel som uppstår under batteritillverkningen leder till kostsamma återkallelser för elfordonsbranschen. Det kan handla om defekter vid cellbindning, batteritätning eller de många olika material som måste sammanfogas, till exempel höghållfast stål och aluminium.
3. Stigande kostnader
Allt som kan bidra till kostnadsbesparingar i produktionen av batterier i stora volymer hjälper. Försök minska omarbetningar, kasseringar och materialförluster. I dispenseringstillämpningar finns särskilt hög potential för optimering.
4. Batterier till elfordon måste optimeras för säkerhet, hållbarhet och prestanda
Det internationella energirådets scenario för hållbar utveckling förutser en global tillväxt av elfordon på 36 % årligen, vilket innebär 245 miljoner fordon år 2030. Det är över 30 gånger mer än dagens nivå. Snabb ökad efterfrågan på elfordon utgör en rad nya produktionsutmaningar för fordonstillverkare när det gäller material, batterisystem och monteringsteknik i och med behovet av en lätt produkt eftersom det är en avgörande faktor för att minska koldioxidutsläppen.
Eftersom batterivikten har stor betydelse har fordonsingenjörer fått i uppgift att utveckla nya tekniker för att göra nya elfordon så lätta som möjligt och samtidigt öka räckvidden. Förutom en låg vikt måste de olika batterityperna som används i fordonens drivlinor optimeras för säkerhet, hållbarhet och prestanda.
Hantera utmaningar med tillverkning av batterier till elfordon
Vikten, kapaciteten och laddningstiderna för elfordonens batterier behöver förbättras för att uppfylla prestandakraven och begränsa miljöpåverkan. Det är viktigt att tillverkningsprocessen för batterier till elfordon blir rätt första gången.
1. Säkerheten först
Säkerheten börjar med råmaterialen för cellproduktion. Lösningar för maskinseende kan användas för att hitta defekter i avskiljarfilmen eller elektrodernas beläggning. Det kan bli kortslutning om de är skadade.
Lägg till ett brandskyddslager: om battericellerna fattar eld finns det risk för att de bränner genom batteriluckan. Ett lager brandtåligt material med rätt tjocklek på locket håller branden i schack så länge som möjligt.
Täta batteribrickan och -luckan för att hålla fukt borta från batteriet och skydda medbringaren mot skadliga gaser. Använd ett appliceringssystem med hög precision med en stränginspektionslösning för att undvika mellanrum, luftbubblor eller materialansamlingar i tätningen som leder till svaga punkter och läckage.
Arbete på strömförande batterikomponenter kräver specialutrustning för att skydda operatörerna mot elektriska stötar. Vi gör det möjligt för fordonstillverkare att minska risken genom en rad olika åtgärder, inklusive utvecklingen av helt isolerade hylsor och adaptrar för snabba byten, samt isolerade verktygshöljen och halkskydd för handhållna elektriska monteringsverktyg vid arbete på elektriska batterier på upp till 1 000 V (IEC 60900).
2. Kompromissa aldrig med kvaliteten
Tillverkningskvaliteten på batterier till elfordon börjar med råmaterialen. Inspektioner av avskiljarfilm/-beläggning kan hjälpa till att fånga upp defekter i materialet innan vidare bearbetning. Kontrollera att inga battericeller har ytskador vid full produktionshastighet och inte påverkar produktiviteten.
Ge din operatör bästa möjliga kvalitet vid arbete med manuella verktyg. Processtyrning och bultpositionering hjälper till att placera åtdragningsverktyget exakt och dra åt i rätt ordningsföljd.
När du arbetar med automatiserade monteringstekniker ska lösningarna erbjuda ytterligare kvalitetssäkringsfunktioner: identifiering av hål och centrering vid fastsättning med friktionsborrning säkerställer monteringselementets vinkelräthet i processen. Självstansande nitar kräver förebyggande stanskontroll för att upptäcka eventuella tecken på slitage. Dispenseringssystem ska alltid levereras med stränginspektion.
3. Håll ett öga på kostnaderna
Spaltfyllningsappliceringar kräver betydande mängder kostsam termisk förening. Appliceringstester ger materialbesparingar på upp till 20 % när du använder en ”smart justerad” spaltfyllningsapplicering med ett system som mäter delen, beräknar nödvändigt material, justerar appliceringen och kontrollerar resultatet.
Konventionella pumpar lämnar en stor mängd material i fatet. Se till att du använder innovativa system som minimerar mängden material som blir kvar i fatet och rensningsarbetet. På så sätt kan du spara upp till en miljon euro per år och pump.
Omarbetning är en enorm kostnadsdrivare, särskilt när det gäller manuell åtdragning. Du kan minska omarbetningen avsevärt när du använder åtdragningslösningar med bultpositionering. Vägledning för operatören minskar defekter och skrot.
4. Hållbarhet kommer med tekniken
Välj självstansande nitar framför beständig punktsvetsning: det finns olika monteringstekniker för att montera batteribrickan, till exempel punktsvetsning eller självstansande nitar. Självstansande nitar ger en ren, kall monteringsprocess och är mer energieffektiv. Om den genomsnittliga batteribrickan har 500 aluminiumförband så används ungefär 9,575 färre kWh per bricka för självstansande nitar än vid beständig punktsvetsning. Det ger en besparing på 1 005 ton koldioxid per år vid en volym på 150 000 brickor.
Välj en magasinlösning för fastsättning med friktionsborrning framför blåsmatning: många fästelement måste bearbetas med korta cykeltider vid fastsättning med friktionsborrning. I ett blåsmatarsystem av standardtyp behöver du tryckluft för att transportera fästelementen genom röret. Det innebär hög energiförbrukning. En magasinlösning kan minska luftförbrukningen med 66 % jämfört med ett vanligt blåsmatarsystem. Detta kan spara upp till 50 ton koldioxidutsläpp varje år.
