EVバッテリー – 機械試験の重要な役割

機械式および多機能試験は、品質管理のためのツールであるだけでなく、イノベーションの鍵でもあります。これらの試験は、材料とプロセスを改善し、バッテリー技術の進歩を促進する重要な知見を提供します。

• 生産の最適化／コスト削減
  今後数年間でコストを削減するには、主にセルのエネルギー密度の向上、材料と原材料の量とそれに伴う処理コストの削減、そしてセルの生産効率の向上が不可欠です。材料試験は私たちの理解を深め、さらなる開発と最適な利用を可能にします。これにより、不良品に関連する高額なコストを大幅に削減できます。
• 到達距離と耐用年数の向上
  耐用年数/到達距離の面でのリチウムイオン電池のさらなる最適化に加えて、業界では将来的に別の電池技術にも焦点を当てています。すべての主要メーカーは、全固体電池技術の研究活動に投資しています。しかし、既存の機械やプロセスの40%しか継続使用できないため、アノードの容量変更から生産の適応まで、依然としていくつかの課題が残っています。さらに、全固体電池は、最良の接触を実現するために高圧条件を必要とします。そのため、セル挙動の機械的特性評価は非常に重要です。
• 安全性の向上
  　極限状況における電池の挙動を予測するために、電池開発においては、バッテリー乱用試験とマルチフィジックス試験が不可欠です。これらの試験には広範な安全対策が必要であり、実施が非常に複雑かつ困難です。
  

バッテリーシステムは電気自動車にとって極めて重要であり、性能に大きな影響を与え、総コストの最大の部分を占めています。セル部品からバッテリーパック完成品に至るまで、様々なレベルでの機械試験および多機能試験は、安全性、性能、信頼性を確保する上で不可欠です。

• 原材料およびセル部品の試験： バッテリーセルの製造には、金属箔のコーティング、個々の部品の積層・組み立てなど、様々な段階が含まれます。そのため、フィルムの引張試験や電極コーティングの接着強度評価は、各部品が品質基準を満たしていることを確認するために不可欠です。
• セルの試験： バッテリーセルは、機械的、電気的、熱的試験を受けます。多くの場合、これらの試験は同時に行われます。例えば、セルは、充電および放電中に制御された温度で機械的圧縮を受け、異なる圧力と温度における挙動に関する情報を取得します。
• バッテリーシステム： システムレベル（モジュールまたはパック）では、ブラケット、接合部、溶接継ぎ目の強度などの構造評価に重点が置かれます。準静的引張試験またはせん断引張試験が実施されます。
• バッテリー乱用試験 : 火災や爆発の危険性を考慮すると、バッテリーの過酷な条件下での挙動を評価するには、バッテリーの過酷試験が不可欠です。釘刺し試験、圧壊試験、温度サイクル試験などの試験は、弱点を特定し、全体的な安全性を向上させるのに役立ちます。技術の進歩に伴い、試験システムの精度に対する要求はますます高まっています。

機械試験はバッテリー開発に不可欠な要素です。研究から生産、品質保証に至るまで、これらの試験は、CO2排出量ゼロの未来に向けた次のステップとして、より強力で安全かつ長寿命のバッテリー開発において重要な役割を果たしています。