Batterie EV – Il ruolo fondamentale delle prove meccaniche

Le prove meccaniche e multifunzionali non sono solo strumenti per il controllo della qualità, ma anche la chiave per l’innovazione. Forniscono informazioni fondamentali che consentono di migliorare i materiali e i processi, guidando così i progressi nella tecnologia delle batterie.

• Ottimizzazione della produzione/riduzione dei costi
  Nei prossimi anni, i costi potranno essere ridotti principalmente aumentando la densità dell’energia nelle celle, riducendo la quantità di materiali e materie prime e i relativi costi di lavorazione e aumentando l’efficienza nella produzione delle celle. Le prove sui materiali aumentano le nostre conoscenze, consentendo un ulteriore sviluppo e ottimizzandone l’utilizzo. Questo può ridurre significativamente i costi elevati dovuti agli scarti.
• Aumento dell’autonomia e della durata
  Oltre all'ottimizzazione delle batterie agli ioni di litio relativamente a durata di vita e autonomia, il settore industriale è concentrato su un’ulteriore tecnologia delle batterie nel futuro. Tutti i principali produttori stanno investendo in attività di ricerca per la tecnologia delle batterie allo stato solido. Tuttavia vi sono ancora alcune sfide da affrontare, dalla variazione del volume degli anodi all’adattamento della produzione poiché solo il 40 percento delle macchine e dei processi esistenti potrà continuare ad essere usato. Inoltre, le batterie allo stato solido richiedono condizioni di pressione elevata per il miglior contatto possibile. La caratterizzazione meccanica del comportamento delle celle è pertanto di importanza fondamentale.
• Aumento della sicurezza
  Per poter prevedere il comportamento delle batterie in situazioni estreme, nello sviluppo delle batterie sono fondamentali i test di abuso delle batterie e i test multifisici. Questi test richiedono notevoli misure di sicurezza e sono estremamente complessi.
  

I sistemi di batterie sono fondamentali nei veicoli elettrici, in quanto impattano significativamente sulle prestazioni e rappresentano la fetta più grande dei costi complessivi. Le prove meccaniche e multifunzionali su vari livelli, dai componenti delle celle ai pacchetti di batterie completi, sono fondamentali per garantire sicurezza, prestazioni e affidabilità.

• Prove su materie prime e componenti delle celle: La produzione delle celle delle batterie passa attraverso varie fasi, fra cui il rivestimento delle pellicole di metallo, l’impilamento e l’assemblaggio dei singoli componenti. Le prove di trazione sulle pellicole o la valutazione della forza adesiva sui rivestimenti degli elettrodi sono pertanto fondamentali per garantire che ogni componente soddisfi gli standard di qualità.
• Prove su celle: Le celle delle batterie sono soggette a prove meccaniche, elettriche e termiche, spesso contemporaneamente. Ad esempio, le celle sono soggette a compressione meccanica a temperature controllate durante la ricarica e lo scaricamento al fine di ottenere informazioni sul loro comportamento a pressioni e temperature diverse.
• Il sistema di batterie: A livello del sistema, per moduli o pacchetti, l’attenzione è concentrata sulle valutazioni strutturali, come la forza delle staffe, l’incollaggio dei giunti e i punti di saldatura. Vengono eseguite prove di trazione quasi-statiche o prove di trazione al taglio.
• Test di abuso delle batterie : Per via del rischio di incendio ed esplosione, i test di abuso delle batterie sono fondamentali nella valutazione del comportamento di una batteria in condizioni estreme. Le prove come la penetrazione dei chiodi, crush test e cicli di temperatura aiutano a individuare i punti deboli e a migliorare la sicurezza complessiva. Qui le esigenze di accuratezza dei sistemi di prova sono in costante aumento insieme agli ulteriori sviluppi tecnologici.

Le prove meccaniche sono una parte indispensabile dello sviluppo delle batterie. Dalla ricerca alla produzione alla garanzia della qualità, giocano un ruolo fondamentale nello sviluppo di batterie più potenti, sicure e resistenti per il passo successivo verso un futuro a emissioni zero.