Elektromobilite ve batarya üretimi dünyası hızla gelişiyor ve üretim prosesi yenilikçi çözümlere ihtiyaç duyuyor. Modern elektrikli araçlarda uzun kullanım ömrü, performans ve güvenlik açısından optimize edilmesi gereken çeşitli türde bataryalar kullanılıyor. Bu nedenle dozajlama çözümleri bu bataryaların montajında avantajlı bir yöntem olarak öne çıkıyor. Üretim verimliliğini artırmak için verimli bir dozajlama sistemiyle birlikte yüksek performanslı yapıştırıcılar, sızdırmazlık malzemeleri veya termal arayüz malzemeleri kullanılmalıdır. Böylece, maliyetlerle beraber ağırlığı azaltırken sürdürülebilirliği de artırabilirsiniz.
Batarya montaj proseslerinde 6 yaygın dozajlama zorluğu
Zaman içinde elektrikli araç üretim proseslerinde çeşitli uygulamalar yaygın hale geldi. Başlangıçta motor sızdırmazlık sürecinden bilinen basit sızdırmazlık uygulaması gibi uygulamalar söz konusuydu. Şimdiyse uygulamalar, tüm üretim prosesinde devrim yaratan ve hızla değişen yeniliklere dönüştü.
Batarya montajında, batarya hücresi tipine (silindirik, prizmatik veya kese tipi) ve batarya tasarımına bağlı olarak birçok uygulama prosesi bulunur.
- Cell and sidewall bonding
- Battery tray sealing
- Thermal management
- Fire protection
- Battery cover sealing
- Corrosion protection
Hücre ve yan duvar bağlantısı
Hücre yığını ve yan duvar bağlantısı, elektrikli araç bataryalarının üretiminde kritik proseslerdir. Elektrik yalıtımını koruyup şarj ve deşarj sırasında hücrelerin genişlemesine izin verirken hücreleri güvenli bir şekilde birleştirmeniz gerekir. Bu prosesler hassasiyet, hız ve esneklik gerektirir. Böylelikle yüksek kaliteli bataryaların üretimini sağlayabilirsiniz. Bu şekilde üretilen elektrikli araç bataryaları, otomotiv endüstrisinin sıkı güvenlik ve performans standartlarını karşılar.
Hücre ve yan duvar bağlantısında karşılaşılan zorluklar:
Prizmatik hücre tipi bataryalarda karşılaşılan zorluk, hücreleri bir yığına sıkıca tutturmaktır. Bağlantıyı yaparken ısı veya kuvvet kullanılamaz. Uygulama kalitesi, sertlik ve çarpışma davranışı açısından mafsal, en yüksek şartları karşılamalıdır. Benzer zorluklar hücre yığınının etrafındaki yan duvarları birleştirirken de ortaya çıkar. Bu nedenle üreticiler bu proses için çoğu zaman iki bileşenli (2C) malzemeler kullanır. Bu malzemeler kürleme prosesinde ısı gerektirmez. 2K malzemeler kullanılırken güvenli bir bağlantı sağlamak için uygulama ve proses kalitesi en başta doğru olmalıdır.
Hücre ve yan duvar bağlantısı için çözümlerimiz:
Atlas Copco'nun SCA ürün serisi, son derece hassas dozajlama çözümleri sunar. Bu sayede hava boşluklarının oluşumunu önler ve yüksek proses güvenilirliği sağlar. Müşterinin ihtiyaçlarına göre 1C ve 2C uygulamaları sunarız. 2C uygulamaları genellikle hücreler arası bağlantıda kullanılır. Böylelikle sertleştirme için harici ısı gerekmez. Sistemlerimizin yüksek ölçüm hassasiyeti ve karıştırma kalitesi, ileri düzey 2C uygulamalarını yüksek hızda ve aynı kalitede gerçekleştirmemize olanak verir.
Batarya tablası sızdırmazlığı
Elektrikli araç bataryaları nemi sevmez. Nem, bataryaların performansını olumsuz etkileyebilir. Bataryanın tasarımına bağlı olarak tablanın iç kenarları da nemi içeri alabilir. Üreticiler, bataryayı nem girişine ve gaz sızıntısına karşı sızdırmaz hale getirmek adına iç konturlara ve döşeme kenarlarına MS Polimerler gibi malzemeler uygulayabilirler.
Batarya tablası sızdırmazlığında karşılaşılan zorluklar:
Karmaşık parça geometrileri ve üretim sırasındaki konum sapmaları, erişilebilirlik ve hassasiyetin sağlanmasını zorlaştırabilir. Bu durum aynı zamanda yüksek programlama çabası gerektirir. Farklı dikiş geometrileri, %100 sızdırmazlık elde etmek için parça konturlarına bağlı olarak gerekli olabilir.
Batarya tablası sızdırmazlığı için çözümlerimiz:
Batarya tablasının geometrisine göre E-Swirl 2AdX aplikatörümüz damla ve sarmal uygulamaları arasında kolayca geçiş yapabilir. Sarmal yapı daha iyi bir malzeme dağılımı sunar. Bu da sızdırmazlık açısından fayda sağlar. E-Swirl aplikatörümüz esnek uygulama mesafesi ve kolay programlama özellikleriyle ihtiyaçlarınıza karşılık verir. Bu aplikatör, zor erişilen yerlerde bile istikrarlı bir proses süresi ve kalitesi sağlar. ISRA VISION robot yönlendirme çözümümüz SHAPEMATCH3D sayesinde prosese başlamadan önce batarya tablasının konum sapmalarını hesaba katıyor, bu sayede uygulamayı tam olması gereken konumda başlatıyoruz.
Termal yönetim
Batarya hücreleri şarj ve deşarj sırasında ısı üretir. Güvenlik için bu termal enerjiyi kontrol etmek ve dağıtmak önemlidir. Böylece batarya kapasitesinin de uzun süre korunmasını sağlarsınız. Aşırı ısınmayı önlemek için batarya tablası ile hücre modülleri arasına bir termal arayüz malzemesi (TIM veya dolgu) uygulayın. Bu şekilde büyük batarya paketlerinin aktif termal yönetimi sağlanır. Üretilen ısı uygun soğutma yapılarına dağıtılır.
Termal arayüz malzemesinin uygulanmasında karşılaşılan zorluklar:
Sıcaklık yönetimi, batarya üretiminde önemli bir işlemdir. Yüksek gerilimli batarya hücrelerini, performansı korumak ve aşırı ısınmayı önlemek için belirli bir sıcaklık aralığında kullanmanız gerekir. Dolayısıyla ısı ileten bir macun uygulamalısınız. Tam termal iletkenliği sağlamak için hava kabarcığının oluşmaması önemlidir. Bu zor bir işlemdir, çünkü sıvı dolgu malzemesi yüksek hacimlerde uygulanır. Üstelik, malzeme son derece aşındırıcıdır ve ekipmanı hızla yıpratabilir.
Çözümlerimiz:
Endüstriyel dozajlama çözümlerimiz hassas ölçüm teknolojisi ve sistem bileşenleri sunar. Çözümlerimiz yüksek hacimli aşındırıcı malzemeleri yüksek verimlilik seviyesine taşımak amacıyla tasarlanmıştır. Malzemenin büyük bir hassasiyetle uygulanması gerekir. Optimize edilmiş şablon yardımıyla uygulama prosesinde hava boşluklarının önüne geçilir. Batarya tablasının 3D görsel taraması yapılarak ihtiyaç duyulan malzeme miktarı tam olarak belirlenir. Böylece hem yüksek maliyetli malzemeden tasarruf edilir hem de genişlik, konum ve damla sürekliliğindeki dozajlama hataları ilave sıkım süresi olmadan anında tespit edilir.
Yangın koruma
Elektrikli araç batarya hücrelerinin alev alması gibi beklenmedik bir durumda batarya kapağının yanma tehlikesi söz konusudur. Örneğin; Çin'de yürürlüğe giren son güvenlik düzenlemeleri, yangın anında acil durumdaki bir yolcunun araçtan çıkması için en az beş dakikasının olması gerektiğini öngörmektedir. Buna ilişkin çözümlerden biri, batarya kapağının sıvı katkılı, ateşe dayanıklı bir malzemeyle kaplanmasıdır. Bu malzemeler genellikle iki bileşenli (1K) malzemelerdir.
Yangın koruma uygulamalarında karşılaşılan zorluklar:
Malzeme katmanı, kapağın tüm yüzeyinde belirli bir kalınlıkta olmalıdır. Üretim proseslerinin sonraki aşamalarında sorunların önüne geçmek için boşluklar ve üst üste binmeler yakın tolerans aralıklarında tutulmalıdır. Epoksi gibi malzemelerin sprey uygulamalarının birçok dezavantajı bulunur. Malzeme partiküllerinin havaya karışması sağlık tehdidi oluşturur. Buna alternatif olarak düz akış uygulaması kullanılabilir. Ne var ki 2K malzemelerin düz akış uygulamasıyla gerçekleştirilmesi günümüzde bile zor bir işlemdir.
Yangın koruma uygulamaları için çözümlerimiz:
Sivri kenarlı düz akışta 2K malzemeleri uygulamak için bir çözüm geliştirdik. SCA FlexS.Seal aplikatörümüz iki bileşeni yüksek hassasiyetle karıştırır. Nozüldeki ilave iğne valf, karıştırılan malzemenin doğru basınçla dozajlanmasını sağlar. Kaliteyi olumsuz etkileyebilecek malzeme kalıntılarını önlemek için valfi optimize ettik. Bu sayede temiz başlangıç ve bitişleri olan geniş yüzeylerde hızlı, doğru ve homojen bir uygulama elde ediyoruz. Aşırı püskürtme sorunlarıyla karşılaşmadan sağlık risklerini, malzeme israfını ve maskelemeyi azaltabilirsiniz.
Pil kapağı sızdırmazlığı
Zararlı gaz buharlaşması ve nem girişi, elektrikli araç bataryalarının güvenliğini ve performansını etkileyebilir. Bunu önlemek için batarya üreticileri montaj prosesinde çeşitli sızdırmazlık adımlarına ihtiyaç duyar. Parça sapmaları ve zor kontrast oranlarında bile tüm bunlar kalite güvence göz önünde bulundurularak gerçekleştirilir.
Pil kapağı sızdırmazlığı konusundaki zorluklar:
Kapak sızdırmazlığı söz konusu olduğunda kesintisiz damla, hassas damla başlangıç ve bitişleri hatta eşit damla yüksekliği olmazsa olmazdır. Ayrıca onarımları mümkün kılmak için dikişin tersine çevrilebilir olması gerekir. Daimi elastik özellikleri nedeniyle sıcak bütil bu işlem için son derece uygundur. Bununla birlikte optimum proses için malzemeyi 160°C'ye kadar ısıtmanız gerekir. Siyah kaplamalı yüzeylerdeki siyah malzeme sızdırmazlıkları, görsel kalite denetimini zorlaştırır.
Pil kapağı sızdırmazlığı için çözümlerimiz:
Atlas Copco sıcak ölçüm cihazımız, temiz damla başlangıç ve bitişleri ile mükemmel bir kapak sızdırmazlık sonucu için sıcak malzemeleri optimum şekilde ısıtır. Hat içi 3D görsel denetim çözümü RTVision.3d, genişliği ve yüksekliği denetler. Bu çözüm aynı zamanda uygulama sırasında damlanın sürekliliğini ve uygulanan hacmi de kontrol eder. Konumlandırmanın doğruluğunu denetlemek için damlanın merkezinden bileşen kenarına olan mesafeyi de izler. Bu sayede sapmaları gerçek zamanlı olarak tespit edebiliyor ve lazer teknolojisi sayesinde zorlu renk karışımlarında (örneğin siyah üzerine siyah) bile damlayı kolayca inceleyebiliyoruz.
Korozyona karşı koruma
Prosesin sonunda, batarya üreticilerinin korozyonu önlemek için bataryanın kritik alanlarını kapatması gerekir. Son teknoloji batarya tasarımlarında çok sayıda yüzey kırılması, döşeme kenarı ve mafsal bulunur. Örneğin mekanik kapak ve tabla birleşimi, kapağın kaplamasında hafif hasara neden olabilir. Bu noktalara nem nüfuz edebilir ve korozyon riski yüksek olur. Bu alanları korumak için özel cilalar gibi korozyon önleyici malzemeler uygulayabilirsiniz.
Korozyona karşı korumada karşılaşılan zorluklar:
Yüzeyinde çok sayıda kontur, kenar ve mafsal bulunan bataryalar üzerinde uygulama yapmak zordur. Sık kullanılan manuel veya otomatik püskürtme uygulamaları manuel tamir, maskeleme çalışması ve malzeme atıklarına neden olur. Bu da korozyona karşı koruma prosesinin verimliliğini ve kalitesini etkiler. Bunun yanı sıra servis kolaylığı unsurlarının da dikkate alınması gerekebilir. Birleştirme elemanları malzemeyle kaplanmışsa onarım için vidaları gevşetmek zorlaşır.
Korozyona karşı koruma uygulamaları için çözümlerimiz:
IDDA.Seal, cilaları da işleyebilen akıllı ve dinamik bir damla uygulamasıdır. Her bir damlayı ayrı ayrı kontrol edebilirsiniz. Böylece en yüksek hassasiyet ve tamamen esnek bir damla geometrisi elde edilir. Damla genişliğini ve kalınlığını ihtiyaçlarınıza göre mükemmel şekilde ayarlayabiliriz. Malzemeyi mümkün olduğunca ince ve hassas bir şekilde uygulayabilir ve sadece gerektiği kadar malzeme kullanabilirsiniz. Bu sayede manuel tamir işlemlerini ve malzeme kullanımını en aza indirebilirsiniz. Örneğin mafsalın baş kısmını çıkarabilirsiniz. Böylece onarım işlemlerinde vidayı kolayca gevşetebilirsiniz.
Elektrikli araç bataryası üretiminde karşılaştığınız zorluklar için endüstriyel dozajlama çözümümüz
Endüstriyel trendler, zorluklar ve fırsatlar konusundaki kapsamlı bilgimiz, teknik uzmanlarımız ve geniş ağımız ile proseslerinizi, üretiminizi ve kârlılığınızı kayda değer ölçüde iyileştirmeniz için size destek olabiliriz.
Birleştirme prosesleri birbirinden çok farklı olabilir. Dolayısıyla bir dozajlama çözümü satın almadan önce kapsamlı testler ve danışmanlık hizmeti sunuyoruz. Dünya çapında 13 İnovasyon Merkezinden oluşan ağımız, müşterilerimiz ve iş ortaklarımızla birlikte yenilikler geliştirdiğimiz ve birleştirme proseslerinde karşılaşılan zorluklara dair iş birliği yaptığımız yerlerdir. Bu merkezler yeniliğe olan yolculuğunuzu hızlandırmayı amaçlar.
İnovasyon Merkezi teklifimize genel bakış:
- Uygulama ve proses geliştirme
- Malzeme test etme
- Bağlantı analizleri
- Teknoloji entegrasyonları
- Pilot üretimler
- Sanal denemeler
ve çok daha fazlası!