Baterías para vehículos eléctricos: El papel clave del ensayo mecánico

Los ensayos mecánicos y multifuncionales no solo son herramientas para el control de calidad, sino que también son la clave de la innovación. Aportan importantes hallazgos para la mejora de los materiales y procesos y, de esta forma, impulsan el desarrollo de la tecnología de las baterías.

• Optimización de la fabricación/ reducción de costes
  Los costes pueden reducirse en los próximos años sobre todo aumentando la densidad energética de las células, reduciendo la cantidad de materiales y materias primas y los consiguientes costes de procesamiento, y también aumentando la eficiencia durante el proceso de fabricación de las células. Los ensayos de materiales nos permiten conocer mejor material, de forma que los podamos desarrollar y aprovechar de la mejor manera posible. De esta forma, se pueden reducir los elevados costes de los rechazos.
• Mejora de la autonomía y la vida útil
  Además de seguir optimizando las baterías de iones de litio en términos de vida útil y autonomía, la industria también se está centrando en otra tecnología de baterías para el futuro. Todos los grandes fabricantes están invirtiendo investigación en la tecnología de pilas de estado sólido. En este ámbito, aún quedan algunos retos por superar. Desde cambiar el volumen del ánodo hasta adaptar la producción, ya que sólo se puede reutilizar el 40 por ciento de las máquinas y procesos existentes. Además, las baterías de estado sólido requieren altas presiones para lograr el mejor contacto posible. Por tanto, la caracterización mecánica del comportamiento de la celda es muy importante.
• Aumento de la seguridad
  Para poder predecir el comportamiento de las baterías en situaciones extremas, los ensayos de uso abusivo de batería Battery Abuse tests y los ensayos multifísicos son indispensables en el desarrollo de baterías. Dichos ensayos requieren amplias medidas de seguridad y son extremadamente complejos y críticos en su ejecución.
  

Los sistemas de baterías son uno de los aspectos más críticos de los vehículos eléctricos, ya que influyen significativamente en su rendimiento y actualmente suponen la mayor parte del coste total de un vehículo eléctrico. Los ensayos mecánicos y multifuncionales en diferentes niveles —desde componentes de celdas hasta paquetes de baterías completos— son imprescindibles para garantizar la seguridad, el rendimiento y la fiabilidad.

• Ensayos de materias primas y componentes de celdas: El proceso de fabricación de celdas de batería incluye numerosos pasos, desde el recubrimiento de láminas metálicas hasta el apilamiento y ensamblaje de cada componente. Por ello, el ensayo de tracción de películas o la evaluación de la resistencia a la adhesión de los recubrimientos de los electrodos son clave para garantizar que cada componente cumple con los estándares de calidad.​
• Ensayo de celdas de batería: Las celdas de batería se someten a ensayos mecánicos, eléctricos y térmicos, a menudo al mismo tiempo. Por ejemplo, se aplican presiones mecánicas a las celdas a temperaturas controladas, mientras se cargan y descargan, con el fin de analizar su comportamiento bajo diferentes condiciones de presión y temperatura.
• El sistema de batería: A nivel del sistema, en módulos o paquetes, los ensayos se centran en las evaluaciones estructurales, como la resistencia de los soportes, las uniones adhesivas y los cordones de soldadura. Para ello, se llevan a cabo ensayos de tracción o ensayos de impacto-tracción cuasiestáticos.
• Battery Abuse Testing : Teniendo en cuenta el riesgo de incendio y explosión, los ensayos de uso abusivo de baterías, Battery Abuse Tests, son clave para evaluar el comportamiento de una batería en condiciones extremas. Los ensayos como el de penetración con clavos, los ensayos de aplastamiento y los ciclos térmicos ayudan a identificar los puntos débiles y a mejorar la seguridad general. Las exigencias de precisión de los sistemas de ensayos aumentan constantemente con los avances tecnológicos.

Los ensayos mecánicos son una parte indispensable del desarrollo de las baterías. Desde la investigación hasta la producción y la garantía de calidad, desempeñan un papel clave en el desarrollo de baterías más potentes, seguras y duraderas, para dar el siguiente paso hacia un futuro sin emisiones de CO2.