Cinq façons intelligentes d'améliorer la production de batteries pour véhicules électriques

Solutions de dosage de fluides pour une production de précision des batteries de véhicules électriques

Les batteries et les systèmes de gestion des batteries sont au cœur des véhicules électriques d'aujourd'hui. Ces composants définissent les performances, la sécurité et l'autonomie de plus de 16,5 millionsⁱ de véhicules électriques actuellement en circulation.

Alors que les fabricants de véhicules électriques et de batteries continuent à chercher des moyens d'augmenter l'efficacité et la vitesse de leurs processus de production, beaucoup se tournent vers Nordson EFD pour des solutions de dépose de fluides de précision. Les valves de jetting, les valves de dépose et les systèmes de dépose automatisés de Nordson EFD aident les fabricants à produire des batteries de haute performance et sans défaut à des vitesses de production plus rapides en appliquant des quantités précises de fluide dans des tolérances étroites de taille et de position des déposes.

Le marché des transports s'orientant vers un paradigme de transport électrique, les fabricants intelligents se concentrent sur l'amélioration de la qualité et du rendement de leur processus de production de véhicules électriques. Pour atteindre des objectifs de production ambitieux, les entreprises doivent adopter des techniques de fabrication efficaces.

La maîtrise du dosage automatisé des fluides pour la fabrication des cellules de batterie et l'assemblage des batteries de véhicules électriques est un moyen éprouvé d'obtenir une efficacité de fabrication et de construire des blocs de batterie de haute qualité. Mais il peut être difficile de comprendre que le dosage de fluides offre des avantages en termes de fabrication et de déterminer où concentrer son attention en matière de fabrication de batteries pour véhicules électriques. Les fabricants avisés influencent leur processus de production de batteries pour véhicules électriques en se concentrant sur ces cinq domaines de fabrication :

1. Pour la fabrication des cellules, il s'agit d'aligner avec précision les composants clés afin d'améliorer les performances globales et la durée de vie de la batterie.



2. Pour la fabrication des cellules, l’assurance d’un remplissage précis de l'électrolyte pour la performance et la stabilité globales de la cellule est nécessaire.



3. Pour l'assemblage des modules et des blocs, l’utilisation d’une méthode de dépose contrôlée et automatisée du matériau d'interface thermique (TIM) afin d'éviter l'emballement thermique est essentiel pour la sécurité globale du bloc-batterie.



4. Pour l'assemblage des modules et des packs, une réduction de la durée du cycle et une augmentation de la répétabilité et la précision de l'opération de collage des éléments de batterie sur le plateau de batterie permet d'augmenter le rendement de la production et de gagner un temps précieux.



5. Dans tous les domaines de la fabrication, il faut être à l'épreuve du temps en restant flexible dans les méthodes de production et en s'adaptant aux nouvelles chimies et technologies des batteries.



1. Pour la fabrication des cellules, il s'agit d'aligner avec précision les composants clés afin d'améliorer les performances globales et la durée de vie de la batterie.

 



Le positionnement précis et la quantité d'adhésif au cours du processus de fabrication de la batterie ont un impact important sur la fonctionnalité, la qualité et la longévité de la batterie pendant toute sa durée de vie.

 

 

Pour que la technologie des batteries fonctionne comme prévu, un alignement précis entre la cathode, l'anode et le séparateur doit être maintenu. L'expertise en dépose de fluide de Nordson EFD est essentielle pour recommander la bonne solution pour l'application exacte et répétable de colle afin de faciliter la précision de l'alignement des couches de la batterie à l'intérieur de la cellule. En se concentrant sur l'étape de dépose précise de la colle, les fabricants peuvent atteindre efficacement les objectifs de sécurité (en évitant les courts-circuits de la batterie), tout en conférant une qualité de construction à la batterie et en économisant sur les rebuts.

 

Pour cette tâche, le système de jetting PICO Pµlse XP offre de nombreux avantages dans la fabrication de batteries, car il permet aux fabricants de doser des fluides de manière précise, répétée et exacte. Offrant un réglage de la course au niveau du micron (µm) (un cheveu humain mesure environ 70 microns), la solution peut déposer des fluides de manière répétée sur de longues périodes, quels que soient les facteurs environnementaux. En outre, le système peut déposer des micro-déposes aussi petites que 0,5 nL à des vitesses allant jusqu'à 1 000 Hz (déposes par seconde) en continu.

 



Le système de jetting PICO Pµlse XP de Nordson EFD offre de nombreux avantages aux fabricants de batteries EV, notamment une précision, une répétabilité et une exactitude accrues dans la dépose des fluides.

 

 

2. Pour la fabrication des cellules, l’assurance d’un remplissage précis de l'électrolyte pour la performance et la stabilité globales de la cellule est nécessaire.
   
   

Le remplissage précis de l'électrolyte est important pour les fabricants de batteries, car l'utilisation d'une quantité juste suffisante d'électrolyte pour mouiller les composants contribue à la performance optimale des cellules. Les électrolytes sont connus pour être des fluides agressifs, c'est pourquoi une manipulation soigneuse du matériau est essentielle pour obtenir des résultats satisfaisants. Les fabricants avisés accordent une attention particulière au choix des valves pour ce processus, car elles doivent être capables de résister à la nature agressive de l'électrolyte sans nécessiter de fréquents changements de valves.

 



L'utilisation de pratiques de fabrication efficaces est importante pour atteindre les objectifs de production et augmenter les rendements, en particulier pour la fabrication de cellules lithium-ion pour les batteries de véhicules électriques.

 

 

Pour cette application, Nordson recommande aux fabricants d'utiliser une mini-valve à diaphragme de la série 702. Cette valve est particulièrement bien adaptée au remplissage des chambres d'électrolyte car elle permet une dépose sans goutte. Les mini valves à diaphragme présentent une conception distinctive qui élimine les bulles d'air piégées et offre une coupure rapide et propre. Les mini valves à diaphragme 702 offrent un réglage de course inviolable, des performances constantes d'une injection à l'autre et un débit plus rapide. En outre, les valves de la série 702 permettent aux utilisateurs de monter plus de valves par plaque de fixation et de déposer des fluides dans des espaces plus restreints, ce qui permet d'augmenter le débit et la productivité.

 



La mini valve à diaphragme de la série 702 est idéale pour le remplissage d'électrolyte car elle peut résister à la nature agressive de l'électrolyte sans nécessiter de changements fréquents de la valve.

 

 

3. Pour l'assemblage des modules et des blocs, l’utilisation d’une méthode de dosage contrôlée et automatisée du matériau d'interface thermique (MIT) évite l'emballement thermique, qui est essentiel pour la sécurité globale du bloc-batterie.
   
   

L'emballement thermique est une réaction en chaîne au sein d'une cellule de batterie qui implique une augmentation rapide de la température de la batterie. Il se produit lorsque la température à l'intérieur d'une batterie atteint un point tel qu'une réaction chimique se produit à l'intérieur de la batterie. Cette réaction chimique produit plus de chaleur, ce qui fait monter la température et provoque d'autres réactions chimiques qui créent encore plus de chaleur.

 



L'emballement thermique est une menace importante pour la sécurité d'un bloc-batterie et pour le véhicule électrique en fonctionnement. L'une des méthodes de prévention de l'emballement thermique est l'utilisation de matériaux d'interface thermique (TIM), puisque le matériau absorbe la chaleur des batteries surchauffées.

 

 

Les causes de l'emballement thermique sont les suivantes

• Un court-circuit interne causé par un dommage physique de la batterie ou un mauvais entretien de celle-ci.
• La surcharge d'une batterie au-delà de sa tension maximale de sécurité (pour augmenter la distance parcourue par une voiture électrique, par exemple), qui peut endommager la batterie de manière permanente et entraîner un emballement thermique.
• Chargement rapide, car le chargement rapide peut entraîner des courants excessifs.
• Enfin, des températures en dehors de la zone de sécurité, que ce soit du côté bas ou du côté haut, dégradent les performances d'une batterie. Cela entraîne des dommages irréversibles à la batterie et le déclenchement possible de la réaction.

 

L'emballement thermique est une menace importante pour la sécurité d'un bloc-batterie et pour le véhicule électrique en fonctionnement. L'une des méthodes de prévention de l'emballement thermique consiste à utiliser des matériaux d'interface thermique (MIT), qui absorbent la chaleur des batteries surchauffées. Pour ce faire, les ingénieurs concepteurs doivent calculer et appliquer avec précision la bonne quantité de la chimie MIT sélectionnée aux endroits exacts du module de batterie et du bloc-batterie. Il s'agit d'une opération pour laquelle l'utilisation d'une technologie de pointe en matière de dosage de fluides peut empêcher l'emballement thermique.

 



L'utilisation d'une pompe à vis excentrée 797PCP-2K pour automatiser la dépose de MIT, permettant ainsi aux fabricants de bénéficier d'un processus précis et reproductible.

 

 

La technologie de Nordson EFD permet d'automatiser la dépose de MIT en utilisant les capacités de dépose de fluide des pompes à cavité progressive 797PCP-2K. L'assurance qualité que cette technologie de fabrication apporte est la dépose précise de la quantité exacte de fluide de manière répétable - ce qui est particulièrement important pour la dépose de MIT.

 

4. Pour l'assemblage des modules et des packs, la réduction de la durée du cycle et l’augmentation de la répétabilité et la précision de l'opération de collage des éléments de batterie sur le plateau de batterie permet d'augmenter le rendement de la production et de gagner un temps précieux.




Il est important d'utiliser des pratiques de fabrication efficaces pour atteindre les objectifs de production et augmenter le rendement. La manière dont vous collez les éléments de batterie au plateau de batterie peut permettre de réaliser des économies mesurables en termes de production. Pour le collage des cellules/plateaux, les fabricants peuvent tirer parti de la vitesse et de la précision qu'offre la dépose sans contact, notamment en réduisant les déchets, en diminuant les rejets et en améliorant le rendement.

 



Pour le collage des cellules/plateaux, les fabricants peuvent tirer parti de la vitesse et de la précision qu'offre la dépose sans contact, notamment en réduisant les déchets, en diminuant les rejets et en améliorant le rendement.

 

 

Une solution de dépose sans contact comme la valve de jetting PICO Pµlse de Nordson EFD peut faire la différence entre un collage répétable des éléments de batterie sur le plateau de batterie et la lutte contre des erreurs de production frustrantes. En utilisant la technologie de valve de jetting modulaire et interchangeable de la solution PICO Pµlse, les fabricants peuvent appliquer des micro-déposes précises et répétables à 1000 Hz en continu, avec des rafales allant jusqu'à 1500 Hz.

 

Le dosage répété d'adhésifs avec le PICO Pµlse offre une valeur ajoutée aux producteurs de batteries EV car elle leur permet d'utiliser juste la bonne quantité de fluide pour coller au plateau sans aucun débordement. En outre, les entreprises peuvent réduire les coûts de matériel car la dépose précise de fluide utilise la quantité d'adhésif adaptée à la tâche.

 

Les entreprises constatent non seulement qu'elles peuvent optimiser le collage des éléments de batterie sur le plateau de batterie, mais aussi qu'elles peuvent réduire les temps de cycle. Les zones de dépose difficiles d'accès, telles que les structures complexes en nid d'abeille que l'on trouve dans de nombreux modules de batterie, peuvent représenter un défi pour le collage et la dépose, mais les valves de jetting associées au système de dosage automatisé adéquat offrent la flexibilité nécessaire pour appliquer des fluides et des adhésifs sur presque toutes les géométries de plateaux de batterie.

 

5. Dans tous les domaines de la fabrication, il faut être à l'épreuve du temps en restant flexible dans les méthodes de production et en s'adaptant aux nouvelles chimies et technologies des batteries.
   
   

Actuellement, les batteries Li-ion constituent la technologie d'alimentation dominante pour les véhicules électriques. Mais la nature dynamique des forces du marché et des technologies de rupture est telle que les constructeurs de batteries avisés gardent un œil sur les nouvelles chimies des batteries. Il s'agit notamment des batteries à l'état solide et des piles à combustible.

 



La famille d'entreprises Nordson offre des solutions pour chaque phase de la fabrication des batteries de véhicules électriques : Les technologies de dosage de fluides de Nordson EFD aident les fabricants à se prémunir contre le développement de nouvelles chimies de batteries, car nos technologies sont utilisées pour fabriquer chaque type de géométrie de cellule.

 

 

Les fabricants qui utilisent les technologies de dosage de fluides de Nordson EFD sont en position de force lorsque les technologies de batteries actuelles évoluent vers l'une ou l'autre de ces configurations, puisque nos solutions de dosage sont utilisées pour fabriquer divers types de géométrie de cellules. En outre, Nordson EFD et la famille d’entreprises Nordson sont activement engagées dans la recherche de la prochaine génération d'innovations en matière de batteries, comme différentes chimies et technologies de cellules.

 

Alors que la technologie des batteries peut évoluer, votre investissement dans la technologie de dosage des fluides est prêt à suivre les changements de votre processus de fabrication, puisqu'il a la flexibilité nécessaire pour construire différentes chimies, géométries et technologies cellulaires.

Conclusion

Alors que le monde entier considère les batteries des véhicules électriques comme la source d'énergie du futur, les fabricants intelligents ont tout intérêt à analyser les systèmes qu'ils utilisent pour fabriquer les batteries qui répondront aux besoins de demain en matière de transport. Les fabricants intelligents comprennent que le fait de se concentrer sur ces cinq tâches offre un fort retour sur investissement dans un paysage industriel en évolution rapide :

1. Pour la fabrication des cellules, il s'agit d'aligner avec précision les composants clés afin d'améliorer les performances globales et la durée de vie de la batterie.



2. Pour la fabrication des cellules, l’assurance d’un remplissage précis de l'électrolyte pour la performance et la stabilité globales de la cellule est nécessaire.



3. Pour l'assemblage des modules et des blocs, l’utilisation d’une méthode de dépose contrôlée et automatisée du matériau d'interface thermique (TIM) afin d'éviter l'emballement thermique est essentiel pour la sécurité globale du bloc-batterie.



4. Pour l'assemblage des modules et des packs, une réduction de la durée du cycle et une augmentation de la répétabilité et la précision de l'opération de collage des éléments de batterie sur le plateau de batterie permet d'augmenter le rendement de la production et de gagner un temps précieux.



5. Dans tous les domaines de la fabrication, il faut être à l'épreuve du temps en restant flexible dans les méthodes de production et en s'adaptant aux nouvelles chimies et technologies des batteries.

En se concentrant sur ces aspects de votre processus de production, votre société fabriquera des batteries de haute performance avec un cycle de vie long tout en maximisant le rendement de la production. En outre, votre entreprise disposera de la flexibilité et des compétences techniques nécessaires pour maîtriser le changement au fur et à mesure de la révolution de l'énergie électrique.

Comme toujours, un spécialiste expérimenté des applications de dosage de fluides peut vous aider à trouver la meilleure solution de dosage possible pour votre application de batterie EV. N'hésitez pas à nous envoyer un e-mail à [email protected] pour plus d'informations.

Ressources

Applications pour l'industrie des véhicules électriques (VE)

Capacités de fabrication de cellules de batterie de Nordson

Battery Show Europe 23-25 mai 2023 Stuttgart, Allemagne

ⁱPaoli, Leonardo. Electric Vehicles – Analysis - IEA. International Energy Agency (IEA). IEA Electric Vehicles, Technology Deep Dive. Tracking Report – September 2022.

Muge Deniz Meiller

Muge Deniz Meiller est responsable du développement du marché mondial chez Nordson EFD. Elle se concentre sur la consolidation et la croissance des opportunités pour Nordson EFD dans les secteurs des véhicules électriques et des sciences de la vie, en particulier le marché des batteries de véhicules électriques et des diagnostics médicaux. Mme Muge a plus de 13 ans d'expérience dans la gestion des produits et des marchés. Elle a rejoint Nordson EFD en 2018.