EV用電池の生産性を向上させる5つの賢い方法

EV用電池の精密生産に対応した液剤塗布ソリューション

バッテリーとバッテリー管理システムは、今日の電気自動車の心臓部です。これらのコンポーネントは、1,650万台以上のⁱ 電気自動車の性能、安全、走行距離を決定しています。

電気自動車メーカーやバッテリーメーカーが生産プロセスの効率とスピードを上げる方法を模索し続ける中、多くのメーカーが精密な液剤塗布ソリューションを求めてノードソンEFDに注目しています。EFDのジェットバルブ、ディスペンスバルブ、自動ディスペンスシステムは、狭い吐出量と位置の許容範囲内で正確な量の液剤を塗布することにより、高性能で欠陥のないバッテリーをより速い生産速度で製造することを支援します。

輸送市場が電気で動く輸送パラダイムに移行する中、賢明なメーカーはEV生産プロセスの品質とスループットの向上に注力しています。野心的な生産目標を達成するために、組織は効率的な製造技術を導入して成功しなければなりません。

バッテリーセル製造やEVバッテリーの組み立てにおいて、自動化された液剤塗布をマスターすることは、製造効率を高め、高品質のバッテリーパックを製造するための実証済みの方法です。しかし、液剤塗布が製造上の利点であることを理解し、EVバッテリー製造のどこに注目すべきかを判断することは、難しいことです。賢いメーカーは、以下の5つの製造分野に集中することで、EVバッテリーの製造工程に影響を与えます：

1. セル製造では、重要な部品を正確に配置し、電池全体の性能と寿命を向上させます。
   
   
2. セル製造の場合、セル全体の性能と安定性のために、電解液の正確な充填を確保する。
   
   
3. モジュールやパックの組み立てには、制御された自動化されたサーマルインターフェイス材（TIM）塗布方法を使用し、バッテリーパック全体の安全性に不可欠な熱暴走を防止することができます。
   
   
4. モジュールやパックの組み立てでは、サイクルタイムを短縮し、バッテリーセルとバッテリートレイの接着作業の再現性と精度を高めることで、生産歩留まりの向上と貴重な生産時間の短縮を実現します。
   
   
5. すべての製造分野において、新しい電池の化学物質や技術に対応し、製造方法を柔軟に変えることで未来を証明します。
   
   
1. セル製造では、重要な部品を正確に配置し、電池全体の性能と寿命を向上させます。

 



電池の製造工程における接着剤の正確な位置と量は、電池の機能、品質、寿命に強く影響する。

 

 

バッテリー技術が意図したとおりに動作するためには、正極、負極、セパレーターの間の正確なアライメントを維持することが必要です。ノードソンEFDの液剤塗布の専門知識は、セル内のバッテリー層のアライメントを正確に行うために、接着剤を正確かつ繰り返し塗布するための正しいソリューションを推奨するために不可欠です。正確な接着剤塗布のステップに焦点を当てることで、メーカーは効率的に安全目標（バッテリーショートの防止）を達成し、同時にバッテリーに製造品質を付与し、スクラップを削減することができます。

 

そこで、PICO Pµlse XP jetting systemが電池製造において多くのメリットをもたらすのは、正確、反復、精密に液体を供給できることにあります。ミクロン（髪の毛は約70ミクロン）単位のストローク調整が可能で、環境に左右されることなく、長期間にわたって繰り返し液体を吐出することができます。また、0.5nLの微小な膜を最大1000Hz（Deposit per second）の速度で連続塗布することが可能です。

 



Nordson EFD PICO Pµlse XP ジェッティングシステムは液剤吐出の精度、再現性、精密さの向上など電気自動車バッテリーメーカーにとって多くのメリットがあります。

 

 

2. セル製造の場合、セル全体の性能と安定性のために、電解液の正確な充填を確保する。
   
   

電池メーカーにとって、電解液の正確な充填は重要です。電解液は攻撃的な液体であることが知られており、満足のいく結果を得るためには、材料の慎重な取り扱いが不可欠である。電解液の攻撃性に耐え、かつバルブの交換を頻繁に行う必要があるため、この工程で使用するバルブの選定には特に注意が必要です。

 



特に電気自動車用電池のリチウムイオン電池製造では、生産目標を達成し、生産歩留まりを向上させるために、効率的な製造方法を用いることが重要です。

 

 

この用途では、ノードソンは、702シリーズ ミニダイヤフラムバルブを使うことをメーカーに推奨します。このバルブは、液だれのない吐出が可能なため、特に電解液室の充填に適しています。ミニダイアフラムバルブは、閉じ込められた気泡を排除し、迅速でクリーンな遮断を提供する特徴的な設計を備えています。702ミニダイヤフラムバルブは、タンパーレジストのストローク調整、一貫したショット間性能、より速いスループットを提供します。さらに、702シリーズバルブは、フィクスチャープレートにより多くのバルブを取り付け、より狭いスペースで液体を吐出することができるため、より高いスループットと生産性を実現します。

 



702シリーズのミニダイヤフラムバルブは、電解液の攻撃的な性質に耐えることができ、頻繁なバルブ交換を必要としないため、電解液充填に最適です。

 

 

3. モジュールやパックの組み立てには、制御された自動化されたサーマルインターフェイス材（TIM）塗布方法を使用し、バッテリーパック全体の安全性に不可欠な熱暴走を防止することができます。
   
   

熱暴走とは、電池セル内で連鎖的に起こる、電池の急激な温度上昇を伴う反応のことです。電池内部の温度が、電池内部で化学反応を引き起こすポイントに達すると発生します。この化学反応はさらに熱を発生させ、温度を上昇させ、さらに化学反応を引き起こし、さらに熱を発生させる。

 



熱暴走は，電池パックの安全性や電気自動車の走行に大きな脅威となる。熱暴走を防ぐ方法として、過熱した電池の熱を吸収するサーマルインターフェース材料（TIM）を使用する方法がある。

 

 

熱暴走の原因には、以下のようなものがあります：

• 電池の物理的な損傷や電池のメンテナンス不良によって起こる内部短絡です。
• バッテリーを安全な最大電圧以上に充電すると（電気自動車の走行距離を延ばすためなど）、バッテリーに永久的な損傷を与え、熱暴走につながる可能性があります。
• 急速充電は過電流になる可能性があるため、急速充電を行う。
• 最後に、低温側と高温側のいずれにおいても、安全領域外の温度は電池の性能を低下させます。これは電池の不可逆的な損傷につながり、反応を誘発する可能性があります。

 

熱暴走は，電池パックの安全性や電気自動車の走行に大きな脅威となる。熱暴走を防ぐ方法の一つは、過熱した電池の熱を吸収するサーマルインターフェース材料（TIM）を使用することです。そのためには、設計エンジニアが、選択したTIMケミストリーを計算し、バッテリーモジュールとバッテリーパックの正確な位置に正確に適用する必要があります。この作業では、最先端の液剤塗布技術を使うことで、熱暴走を防ぐことができます。

 



797PCP-2Kスネークポンプを使用してTIMディスペンサーを自動化することで、正確で再現性の高い工程を実現することができます。

 

 

ノードソンのEFD技術は、797PCP-2K スネークポンプの液体吐出能力を使ってTIM吐出を自動化できます。この製造技術による品質保証は、TIMディスペンサーで特に重要な、正確な量の液体を繰り返し吐出することです。

 

4. モジュールやパックの組み立てでは、サイクルタイムを短縮し、バッテリーセルとバッテリートレイの接着作業の再現性と精度を高めることで、生産歩留まりの向上と貴重な生産時間の短縮を実現します。
   
   

生産目標を達成し、生産量を増やすためには、効率的な製造方法を用いることが重要です。バッテリーセルとバッテリートレイをどのように接着するかによって、生産効率を向上させることができます。セルとトレイの接着では、非接触ディスペンサーがもたらすスピードと精度を活用することで、廃棄物の削減、不合格品の減少、スループットの向上を実現できます。

 



セルとトレイの接合では、非接触ディスペンサーがもたらすスピードと精度を活用することで、廃棄物の削減、不良品の削減、スループットの向上を実現します。

 

 

のような非接触型ディスペンサーですノードソンEFDのPICO Pµlse PICO Pµlseソリューション’の交換可能なモジュール式ジェットバルブを使用することで、繰り返し使用可能なマイクロデポジットを1000Hzで連続塗布することができます。PICO Pµlseソリューションの交換可能なモジュール式ジェットバルブ技術を使用すると、メーカーは正確で再現性の高いマイクロデポジットを1000Hzで連続的に、また最大1500Hzのバーストで適用できます。

 

PICO Pµlseで接着剤を繰り返し塗布することで、トレイに接着するために必要な量の液剤を余すことなく使用できるため、EV電池メーカーにとって価値があります。また、正確な液剤吐出により、接着剤を適量使用することができるため、材料費の削減にもつながります

 

バッテリートレイへのバッテリーセルの接着を最適化できるだけでなく、サイクルタイムを短縮することも可能です。多くのバッテリーモジュールに見られる複雑なハニカム構造のような、手の届きにくいディスペンサーエリアは、接着やディスペンスに困難をもたらしますが、ジェットバルブと適切な自動ディスペンサーシステムを組み合わせれば、ほぼすべてのバッテリートレイ形状に液体や接着剤を適用できる柔軟性があります。

 

5. すべての製造分野において、新しい電池の化学物質や技術に対応し、製造方法を柔軟に変えることで未来を証明します。
   
   

現在、EV車の電源技術としては、リチウムイオン電池が主流です。しかし、市場原理と破壊的技術のダイナミックな性質により、賢明な電池メーカーは、新しい電池化学物質に目を光らせています。その中には、固体電池や燃料電池の設計も含まれています。

 



ノードソンファミリーは、EVバッテリーの製造の各段階に対応したソリューションを提供しています： ノードソンのEFD液剤塗布技術は、新しいバッテリーケミストリーが開発されても、各タイプのセル形状の製造に使用されているため、メーカーの将来性をサポートします。

 

 

ノードソンEFDのディスペンシング技術は、様々なタイプのセル形状の製造に使用されているため、一般的なバッテリー技術がこれらの構成に進化した場合、ノードソンEFDを使用するメーカーは有利な立場になります。さらに、ノードソンEFDとノードソンファミリーは、さまざまなセルケミストリや技術など、次世代のバッテリーイノベーションの研究に積極的に取り組んでいます。

電池の技術が進化しても、液剤塗布技術は、異なる電池の化学的性質、形状、技術を構築できる柔軟性を持っているため、製造プロセスの変化に合わせて投資することができます。

結論

世界がEV用バッテリーを未来の動力源として受け入れる中、賢明なメーカーは、明日の輸送ニーズに対応したバッテリーを製造するために使用しているシステムを分析することが賢明です。この5つのタスクに集中することで、急速に変化する製造現場において、高い投資対効果が得られることを、賢い製造業者は理解しています：

1. セル製造では、重要な部品を正確に配置し、電池全体の性能と寿命を向上させます。
   
   
2. セル製造の場合、セル全体の性能と安定性のために、電解液の正確な充填を確保する。
   
   
3. モジュールやパックの組み立てには、熱暴走を防ぐために、制御された自動化されたサーマルインターフェイス材料（TIM）ディスペンス方法を使用します - これは、バッテリーパック全体の安全性にとって重要です。
   
   
4. モジュールやパックの組み立てでは、サイクルタイムを短縮し、バッテリーセルとバッテリートレイの接着作業の再現性と精度を高めることで、生産歩留まりの向上と貴重な生産時間の短縮を実現します。
   
   
5. すべての製造分野において、新しい電池の化学物質や技術に対応し、製造方法を柔軟に変えることで未来を証明します。
   
   

生産プロセスのこれらの領域に焦点を当てることで、生産量を最大化しながら、長寿命で高性能な電池を製造することができます。さらに、電動化革命の進展に伴う変化に対応できる柔軟性と技術力を身につけることができます。

お客様のEVバッテリーアプリケーションに最適なディスペンサーを見つけるために、経験豊富なディスペンサーアプリケーションのスペシャリストがお手伝いさせていただきます。ご遠慮なく、下記までご連絡ください。 [email protected] をご覧ください。

リソース

電気自動車（EV）業界向けアプリケーション

ノードソン電池セル製造能力

バッテリーショー・ヨーロッパ 2023年5月23日～25日 ドイツ・シュトゥットガルト

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

ムゲ・デニズ・メイラー

Muge Deniz Meillerは、ノードソンEFDのグローバルマーケットデベロップメントマネージャーです。 彼女は、ライフサイエンス産業、特に医療診断マーケットにおけるEFDビジネスの機会創出と拡大にフォーカスしています。 Mugeは2018年にノードソンEFDに入社し、13年以上にわたる製品およびマーケットマネジメントの経験があります。