Baterie pro elektromobily – klíčová role mechanického zkoušení

Mechanické a multifunkční zkoušky slouží nejen jako nástroj pro kontrolu kvality, ale představují také stimul k inovacím. Poskytují důležité poznatky, které vedou ke zdokonalování materiálů i procesů, a tím podporují vývoj bateriových technologií.

• Optimalizace výroby / snížení nákladů
  V následujících letech bude možné dosáhnout snížení nákladů především zvýšením energetické hustoty článků a omezením množství materiálů a surovin. To povede nejen k úsporám při zpracování, ale rovněž k celkovému zefektivnění výrobního procesu. Zkoušení materiálů přispívá k hlubšímu porozumění jejich vlastnostem, což je nezbytné pro jejich další vývoj a umožňuje jejich efektivnější využití. Tento přístup zároveň pomáhá snižovat vysoké náklady, které jsou spojené s výrobními vadami.
• Zvýšení dojezdu a prodloužení životnosti
  Kromě další optimalizace lithium-iontových baterií z hlediska životnosti a dojezdu se bude v průmyslu klást stále větší důraz na alternativní bateriové technologie. Všichni velcí výrobci investují nemalé prostředky do výzkumu a vývoje pevných akumulátorů. Stále však čelí řadě výzev – od změn objemu anody až po nutnost úprav výrobních procesů, neboť pouze přibližně 40 % stávajících zařízení a technologií lze dále využít. Pevné baterie navíc vyžadují k zajištění kvalitního kontaktu mezi vrstvami vysoké přítlačné síly. Stanovení charakteristických vlastností článků na základě mechanických zkoušek má proto pro další vývoj a optimalizaci zásadní význam.
• Zvýšení bezpečnosti
  Aby bylo možné předvídat chování baterií v extrémních situacích, je při jejich vývoji nezbytné provádět zkoušky nesprávného používání baterií i multifyzikální testy. Ty však vyžadují rozsáhlá bezpečnostní opatření a jejich realizace je mimořádně složitá až kritická.
  

Akumulátorové systémy představují klíčový prvek elektromobilů. Mají zásadní vliv na jejich výkon a v současnosti tvoří největší část celkových nákladů. Mechanické a multifunkční zkoušky, které se provádí na různých úrovních – od jednotlivých článků až po celé bateriové sady – jsou nezbytné pro zajištění bezpečnosti, výkonu a dlouhodobé spolehlivosti těchto systémů.

• Testování surovin a součástí baterií: Výroba bateriových článků zahrnuje několik klíčových kroků, od potahování kovových fólií až po skládání a montáž jednotlivých součástí. Tahové zkoušky fólií nebo hodnocení adhezní pevnosti povlaků elektrod jsou nezbytnou podmínkou, aby každá součást odpovídala požadovaným kvalitativním standardům.
• Zkoušení článků: Na bateriových článcích se provádí kombinované mechanické, elektrické a tepelné zkoušky, a to často i současně. Například během nabíjení a vybíjení jsou články vystaveny mechanickému tlaku při řízené teplotě, aby se analyzovalo jejich chování při různých tlacích a teplotních podmínkách.
• Akumulátorové systémy: Na úrovni systému, zejména u modulů nebo bateriových sad, je kladen důraz na hodnocení konstrukce, včetně pevnosti držáků, lepených spojů a svarů. Provádí se kvazistatické tahové zkoušky nebo zkoušky tahem ve smyku.
• Zkoušky nesprávného používání baterií : Zkoušky nesprávného používání baterií se používají kvůli riziku požáru a výbuchu. Hrají zásadní roli pro posouzení jejich chování v extrémních podmínkách. Zkoušky, při kterých se testuje průraz ostrým předmětem (hřebíkem), drcení a teplotní cykly, pomáhají odhalit slabá místa a zvýšit celkovou bezpečnost. S rostoucím technologickým pokrokem roste i potřeba vyšší přesnosti zkušebních systémů.

Mechanické zkoušky tvoří nepostradatelnou součást vývoje baterií. Od výzkumu přes výrobu až po zajištění kvality významně přispívají k vývoji výkonnějších, bezpečnějších baterií s delší životností, které nás posouvají blíže k CO2 neutrální budoucnosti.