Cinco maneiras inteligentes de melhorar a produção de baterias para EV

Soluções de distribuição de fluidos para produção precisa de baterias para EV

As baterias e os sistemas de gerenciamento de baterias são o coração dos veículos elétricos atuais. Esses componentes definem o desempenho, a segurança e a autonomia de mais de 16,5 milhões deⁱ veículos elétricos atualmente em circulação.

Como os fabricantes de veículos elétricos e baterias continuam buscando maneiras de aumentar a eficiência e a velocidade de seus processos de produção, muitos recorrem à Nordson EFD para obter soluções de dosagem de fluido de precisão. As válvulas de jato, as válvulas de dosagem e os sistemas de dosagem automatizados da EFD ajudam os fabricantes a produzir baterias de alto desempenho e sem defeitos em velocidades de produção mais rápidas, aplicando quantidades precisas de fluido dentro de tolerâncias rígidas de tamanho e posição de depósito.

Com a mudança do mercado de transporte para um paradigma de transporte movido a eletricidade, os fabricantes inteligentes estão se concentrando em melhorar a qualidade e o rendimento de seu processo de produção de EV. Para atingir metas de produção ambiciosas, as organizações devem adotar técnicas de fabricação eficientes para obter sucesso.

Dominar a dosagem automatizada de fluidos para a fabricação de células de bateria e montagem de baterias para veículos elétricos é uma maneira comprovada de obter eficiência na fabricação e criar pacotes de baterias de alta qualidade. Mas entender que a dosagem de fluido adequada oferece vantagens de fabricação e determinar onde concentrar a atenção na fabricação de baterias para veículos elétricos pode ser um desafio. Os fabricantes inteligentes afetam seu processo de produção de baterias para veículos elétricos concentrando-se nessas cinco áreas de fabricação:

1. Para a fabricação de células, alinhe com precisão os principais componentes para melhorar o desempenho geral e a vida útil da bateria.
   
   
2. Para a fabricação de células, garanta o preenchimento preciso do eletrólito para o desempenho geral e a estabilidade da célula.
   
   
3. Para a montagem de módulos e pacotes, use um método controlado e automatizado de distribuição de material de interface térmica (TIM) para evitar o descontrole térmico, que é fundamental para a segurança geral do pacote de baterias.
   
   
4. Para a montagem de módulos e pacotes, reduza o tempo de ciclo e aumente a repetibilidade e a precisão da operação de colagem das células da bateria na bandeja da bateria para aumentar o rendimento da produção e economizar tempo valioso.
   
   
5. Em todas as áreas de fabricação, prepare-se para o futuro mantendo-se flexível nos métodos de produção, adaptando-se às novas químicas e tecnologias de baterias.
   
   
1. Para a fabricação de células, alinhe com precisão os principais componentes para melhorar o desempenho geral e a vida útil da bateria.

 



O posicionamento preciso e a quantidade de adesivo durante o processo de fabricação da bateria têm um forte impacto sobre a funcionalidade, a qualidade e a longevidade da bateria ao longo de sua vida útil.

 

 

Para que a tecnologia de bateria funcione como pretendido, é necessário manter o alinhamento preciso entre o cátodo, o ânodo e o separador. A experiência em dosagem de fluido da Nordson EFD é essencial para recomendar a solução correta para a aplicação exata e repetível de adesivo para facilitar a precisão no alinhamento da camada da bateria dentro da célula. O foco na etapa de dosagem precisa de cola é onde os fabricantes podem atender com eficiência às metas de segurança (evitando curtos-circuitos na bateria), ao mesmo tempo em que transmitem qualidade de construção à bateria e economizam em sucata.

 

Para essa tarefa, o Sistema de jateamento Pµlse XP da PICO oferece muitas vantagens para a fabricação de baterias, pois permite que os fabricantes dispensem fluidos de forma precisa, repetida e exata. Oferecendo ajuste de curso em nível de mícron (µm) (um fio de cabelo humano tem aproximadamente 70 mícrons), a solução pode dispensar fluidos repetidamente por longos períodos de tempo, independentemente de fatores ambientais. Além disso, o sistema pode aplicar microdepósitos tão pequenos quanto 0,5 nL em velocidades de até 1000 Hz (depósitos por segundo) continuamente.

 



O sistema de jateamento EFD PICO Pµlse XP da Nordson oferece muitas vantagens para os fabricantes de baterias de EV, incluindo maior exatidão, repetibilidade e precisão na dosagem de fluido.

 

 

2. Para a fabricação de células, garanta o preenchimento preciso do eletrólito para o desempenho geral e a estabilidade da célula.
   
   

O enchimento preciso do eletrólito é importante para os fabricantes de baterias porque o uso de eletrólito suficiente para molhar os componentes contribui para o desempenho ideal da célula. Os eletrólitos são conhecidos por serem fluidos agressivos, portanto, o manuseio cuidadoso do material é essencial para obter resultados satisfatórios. Os fabricantes inteligentes prestam atenção especial à escolha das válvulas para esse processo, pois elas devem ser capazes de suportar a natureza agressiva do eletrólito sem exigir trocas frequentes de válvulas.

 



O uso de práticas de fabricação eficientes é importante para atingir as metas de produção e aumentar o rendimento da produção, principalmente na fabricação de células de íon-lítio para baterias de veículos elétricos.

 

 

Para essa aplicação, a Nordson recomenda que os fabricantes usem uma válvula de minidiafragma da série 702. Essa válvula é particularmente adequada para o enchimento de câmaras de eletrólitos, pois proporciona uma distribuição sem gotejamento. As válvulas de minidiafragma apresentam um design diferenciado que elimina as bolhas de ar presas e oferece um corte rápido e limpo. As válvulas de minidiafragma 702 oferecem um ajuste de curso inviolável, desempenho consistente de disparo a disparo e rendimento mais rápido. Além disso, as válvulas da Série 702 permitem que os usuários montem mais válvulas por placa de fixação e dispensem fluidos em espaços mais apertados, possibilitando maior rendimento e produtividade.

 



A miniválvula de diafragma da série 702 é ideal para o enchimento de eletrólitos porque a válvula pode suportar a natureza agressiva do eletrólito sem exigir trocas frequentes da válvula.

 

 

3. Para a montagem de módulos e pacotes, use um método controlado e automatizado de distribuição de material de interface térmica (TIM) para evitar o descontrole térmico, que é fundamental para a segurança geral do pacote de baterias.
   
   

O descontrole térmico é uma reação em cadeia dentro de uma célula de bateria que envolve um rápido aumento da temperatura da bateria. Ocorre quando a temperatura dentro de uma bateria atinge um ponto que faz com que ocorra uma reação química dentro da bateria. Essa reação química produz mais calor, elevando a temperatura — causando mais reações químicas que geram mais calor.

 



A fuga térmica é uma ameaça significativa para a segurança de um conjunto de baterias e para o veículo elétrico em operação. Um método para evitar a fuga térmica é o uso de materiais de interface térmica (TIM), pois o material absorve o calor das baterias superaquecidas.

 

 

As causas da fuga térmica incluem:

• Um curto-circuito interno causado por danos físicos à bateria ou manutenção inadequada da bateria.
• Sobrecarregar uma bateria além de sua tensão máxima segura (para aumentar a distância que um carro elétrico percorrerá, por exemplo), o que pode danificar permanentemente a bateria e levar à fuga térmica.
• Carregamento rápido porque o carregamento rápido pode levar a correntes excessivas.
• Por fim, temperaturas fora da região segura, tanto no lado baixo quanto no lado alto, degradam o desempenho da bateria. Isso leva a danos irreversíveis à bateria e ao possível desencadeamento da reação.

 

A fuga térmica é uma ameaça significativa para a segurança de um conjunto de baterias e para o veículo elétrico em operação. Um método para evitar a fuga térmica é o uso de materiais de interface térmica (TIM), pois o material absorve o calor das baterias superaquecidas. Para isso, os engenheiros de projeto precisam calcular e aplicar com precisão a quantidade certa do produto químico TIM selecionado nos locais exatos do módulo de bateria e do conjunto de baterias. Essa é uma operação em que o uso da tecnologia líder de distribuição de fluido pode evitar o descontrole térmico.

 



O uso de uma bomba de cavidade progressiva 797PCP-2K para automatizar a dosagem de TIM beneficia os fabricantes com um processo preciso e repetível.

 

 

A tecnologia EFD da Nordson ajuda a automatizar a dosagem de TIM usando os recursos de dosagem de fluido das bombas de cavidade progressiva 797PCP-2K. A garantia de qualidade que essa tecnologia de fabricação proporciona é a dosagem precisa da quantidade certa de fluido de forma repetível — o que é de particular importância na dosagem de TIM.

 

4. Para a montagem de módulos e pacotes, reduza o tempo de ciclo e aumente a repetibilidade e a precisão da operação de colagem das células da bateria na bandeja da bateria para aumentar o rendimento da produção e economizar tempo valioso.
   
   

O uso de práticas de fabricação eficientes é importante para atingir as metas de produção e aumentar o rendimento da produção. A forma como as células da bateria são coladas à bandeja da bateria pode proporcionar eficiências de produção mensuráveis. Para a colagem de célula/bandeja, os fabricantes podem aproveitar a velocidade e a precisão que a dosagem sem contato proporciona, como redução de desperdício, menos rejeições e melhor rendimento.

 



Para a colagem de células/bandejas, os fabricantes podem aproveitar a velocidade e a precisão proporcionadas pela dosagem sem contato, incluindo a redução de desperdício, menos rejeições e melhor rendimento.

 

 

Uma solução de dosagem sem contato como a Válvula de jato PICO Pµlse da Nordson EFD pode ser a diferença entre células de bateria repetíveis para a colagem de bandeja de bateria e a luta contra erros de produção frustrantes. Usando a tecnologia de válvula de jato modular e intercambiável da solução PICO Pµlse, os fabricantes podem aplicar microdepósitos precisos e repetíveis a 1000 Hz continuamente, com rajadas de até 1500 Hz.

 

A dosagem repetitiva de adesivos com o PICO Pµlse oferece um valor para os produtores de baterias de veículos elétricos, pois permite que eles usem a quantidade certa de fluido para aderir à bandeja sem nenhum transbordamento. Além disso, as organizações podem reduzir os custos de material porque a dosagem precisa de fluido usa a quantidade certa de adesivo para a tarefa.

 

As organizações não apenas descobrem que podem otimizar a ligação das células da bateria à bandeja da bateria, mas também podem reduzir os tempos de ciclo. Áreas de dispensação de difícil acesso, como as complexas estruturas alveolares encontradas em muitos módulos de bateria, podem representar um desafio para a colagem e a dispensação, mas as válvulas a jato combinadas com o sistema de dispensação automatizado correto proporcionam a flexibilidade para aplicar fluidos e adesivos em praticamente qualquer geometria de bandeja de bateria.

 

5. Em todas as áreas de fabricação, prepare-se para o futuro mantendo-se flexível nos métodos de produção, adaptando-se às novas químicas e tecnologias de baterias.
   
   

Atualmente, as baterias de íons de lítio são a tecnologia de energia predominante para veículos elétricos. Mas a natureza dinâmica das forças de mercado e da tecnologia disruptiva é tal que os construtores de baterias experientes estão de olho nas químicas de baterias emergentes. Isso inclui projetos de baterias de estado sólido e de células de combustível.

 



A família de empresas Nordson oferece soluções para cada fase da fabricação de baterias para veículos elétricos: As tecnologias de dosagem de fluido da Nordson EFD ajudam os fabricantes a se prepararem para o futuro à medida que novas químicas de bateria se desenvolvem, porque nossas tecnologias estão sendo usadas para fabricar cada tipo de geometria de célula.

 

 

Os fabricantes que usam as tecnologias de dosagem de fluido da Nordson EFD estão em uma posição forte à medida que as tecnologias de bateria predominantes evoluem para qualquer uma dessas configurações, já que nossas soluções de dosagem são usadas para fabricar vários tipos de geometria de célula. Além disso, a Nordson EFD e a família de empresas da Nordson estão ativamente engajadas na pesquisa da próxima geração de inovações em baterias, como diferentes químicas e tecnologias de células.

Embora a tecnologia da bateria possa evoluir, seu investimento em tecnologia de dosagem de fluido está preparado para acompanhar as mudanças em seu processo de fabricação, pois tem a flexibilidade de criar diferentes químicas, geometrias e tecnologias de células.

Conclusão

À medida que o mundo adota as baterias de veículos elétricos como a fonte de energia do futuro, os fabricantes inteligentes são sábios ao analisar os sistemas que estão usando para construir baterias para as necessidades de transporte do futuro. Os fabricantes inteligentes entendem que o foco nessas cinco tarefas oferece um forte retorno sobre o investimento em um cenário de fabricação que muda rapidamente:

1. Para a fabricação de células, alinhe com precisão os principais componentes para melhorar o desempenho geral e a vida útil da bateria.
   
   
2. Para a fabricação de células, garanta o preenchimento preciso do eletrólito para o desempenho geral e a estabilidade da célula.
   
   
3. Para a montagem de módulos e pacotes, use um método controlado e automatizado de distribuição de material de interface térmica (TIM) para evitar o descontrole térmico, o que é fundamental para a segurança geral do pacote de baterias.
   
   
4. Para a montagem de módulos e pacotes, reduza o tempo de ciclo e aumente a repetibilidade e a precisão da operação de colagem das células da bateria na bandeja da bateria para aumentar o rendimento da produção e economizar tempo valioso.
   
   
5. Em todas as áreas de fabricação, prepare-se para o futuro mantendo-se flexível nos métodos de produção, adaptando-se às novas químicas e tecnologias de baterias.
   
   

Ao se concentrar nessas áreas do seu processo de produção, sua organização fabricará baterias de alto desempenho com um ciclo de vida longo e, ao mesmo tempo, maximizará o rendimento da produção. Além disso, sua empresa terá a flexibilidade e a competência técnica para dominar as mudanças à medida que a revolução da energia elétrica se desenvolve.

Como sempre, um especialista experiente em aplicações de dosagem de fluidos pode ajudá-lo a encontrar a melhor solução de dosagem possível para sua aplicação de bateria de EV. Não hesite em nos enviar um e-mail para [email protected] para obter mais informações.

Recursos

Aplicativos para o setor de veículos elétricos (EV)

Capacidades de fabricação de células de bateria da Nordson

Battery Show Europe 23-25 de maio de 2023 Stuttgart, Alemanha

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, Global Market Development Manager, é responsável pelo desenvolvimento do mercado global na Nordson EFD. As suas actividades centram-se na consolidação e no desenvolvimento de oportunidades para a EFD nos sectores dos veículos eléctricos e das ciências da vida, especialmente nos mercados de baterias para veículos eléctricos e de diagnósticos médicos. Muge tem mais de 13 anos de experiência em gestão de produtos e mercados. Ele ingressou na Nordson EFD em 2018.