Análisis multifuncional en electrodos para baterías de coches eléctricos – Una mirada a la práctica
La transición hacia la movilidad eléctrica ya es una realidad –y conlleva nuevos desafíos para la fabricación de celdas de batería. Su foco se centra en los electrodos recubiertos, es decir, ánodo y cátodo, que permiten el flujo de corriente en las baterías de iones de litio. Pequeñas variaciones en la fabricación o en el comportamiento de la celda pueden influir en el rendimiento y la vida útil de la batería.
Requisitos de los electrodos
Especialmente en la fabricación en serie, la producción de los electrodos plantea grandes desafíos:
- La precisión del espesor de capa debe mantenerse constante a lo largo de la longitud de banda.
- La uniformidad del recubrimiento es crucial para un buen rendimiento eléctrico.
- La estabilidad mecánica debe garantizarse a pesar de la elevada densidad energética.
- La escalabilidad de los procesos, desde el laboratorio hasta la producción en serie, suele ser un factor crítico.
Esta complejidad exige métodos de ensayo innovadores – y aquí es donde entra en escena el Multifunctional Cell Component Analyzer (MCCA) de ZwickRoell.
Cuál es el potencial del MCCA – y por qué es tan importante
En un solo ciclo de ensayo, el MCCA mide simultáneamente la variación del espesor (TUC) y la resistencia eléctrica (RUC). Esto es posible gracias a tres sensores de desplazamiento de alta resolución, una unidad de nivelación para generar compresión plana y paralela, así como unos platos de compresión chapados en oro, especialmente desarrollados para una medición fiable de la resistencia.
Durante el funcionamiento de las baterías se produce un efecto conocido como «Battery Swelling» – es decir, una expansión y contracción periódica del volumen de la celda durante la carga y descarga. Este cambio de volumen provoca tensiones mecánicas en las distintas capas, lo que puede generar una pérdida de rendimiento, o incluso daños con al cabo de muchos ciclos. El MCCA permite analizar este efecto con precisión en los componentes más pequeños de las celdas – por ejemplo, las denominadas Coin Cells. Esto permite un mejor desarrollo de los materiales y la optimización del diseño de las celdas.
Smart Software incluido
Gracias a la integración en el software de ensayo testXpert, el manejo del MCCA es especialmente fácil para el usuario: Todas las secuencias de ensayo están preprogramadas –y con un solo clic se inicia el análisis. Esto no solo garantiza una alta reproducibilidad de los resultados, sino que también permite ahorrar tiempo y simplificar el trabajo diario en el laboratorio.
Conclusión
Los requisitos para las baterías modernas son cada vez más exigentes; y con ellos, la necesidad de técnicas de medición precisas. El MCCA de ZwickRoell ofrece la precisión necesaria para analizar electrodos recubiertos y pilas de celdas prototipo. Tanto en investigación como en control de producción: La fabricación de baterías seguras y de alto rendimiento a largo plazo difícilmente podrá prescindir de este tipo de análisis multifuncional.
Más información. Ensayar mejor. Para las baterías del futuro.
SOBRE EL AUTOR:
Business Development Manager Automotive-Electrification
Aleksander Koprivc ha ocupado diversos cargos directivos internacionales en ZwickRoell durante más de 20 años. Tras licenciarse en Ingeniería Mecánica con el título de Dipl.-Ing. en Karlsruhe y obtener el título de B. Eng. Mechatronics y un MBA en Gestión Internacional, adquirió su primera experiencia profesional como ingeniero de aplicaciones en Alemania y Francia. En ZwickRoell, asumió la dirección de ventas en Francia y España, así como la gestión de ambas empresas nacionales. Actualmente es Business Development Manager en el área de Automotive-Electrification, , tras haber sido director industrial de automoción durante varios años.
