Baterias EV - O papel crucial dos ensaios mecânicos

Os ensaios mecânicos e multifuncionais não são apenas ferramentas de controle de qualidade, mas também a chave para a inovação. Eles fornecem descobertas importantes que levam ao aprimoramento de materiais e processos e, portanto, avançam no desenvolvimento da tecnologia de baterias.

• Otimizar a produção/reduzir custos
  Nos próximos anos, os custos poderão ser reduzidos principalmente pelo aumento da densidade de energia nas células, pela redução da quantidade de materiais e matérias-primas e dos custos de processamento resultantes, bem como pelo aumento da eficiência na produção das células. O ensaio de materiais leva a uma melhor compreensão do material, de modo que os materiais possam ser desenvolvidos e usados da melhor maneira possível. Isso pode reduzir os altos custos das rejeições.
• Melhorar o alcance e a vida útil
  Além da otimização adicional das baterias de íon-lítio em termos de vida útil/alcance, o setor também está se concentrando em outra tecnologia de bateria no futuro. Todos os principais fabricantes estão investindo em atividades de pesquisa na tecnologia de baterias de estado sólido. No entanto, ainda há alguns desafios a serem superados. Desde a alteração do volume do ânodo até a adaptação da produção, já que apenas 40% das máquinas e dos processos existentes podem continuar a ser usados. Além disso, são necessárias altas pressões para que as baterias de estado sólido obtenham o melhor contato possível. A caracterização mecânica do comportamento das células é, portanto, de grande importância.
• Aumentar a segurança
  Para poder prever o comportamento das baterias em situações extremas, os chamados Battery Abuse Tests e os ensaios Multiphysics são indispensáveis no desenvolvimento de baterias. Esses ensaios exigem medidas de segurança extensivas e sua realização é extremamente complexa e crítica.
  

Os sistemas de baterias são um dos aspectos mais críticos dos veículos elétricos, pois são decisivos para o desempenho e atualmente representam a maior parte dos custos totais de um veículo elétrico. Ensaios mecânicos e multifuncionais em diferentes níveis – desde os componentes das células até os packs de bateria completos – são essenciais para garantir a segurança, o desempenho e a confiabilidade.

• Ensaio de matérias-primas e componentes da célula: O processo de fabricação das células de bateria envolve diversas etapas, desde o revestimento de folhas metálicas até a montagem e o empilhamento dos componentes individuais. Portanto, são cruciais ensaios como de tração em folhas metálicas ou a avaliação da aderência das camadas de eletrodo, para garantir que cada componente atenda aos padrões de qualidade.
• Ensaio de células: As células de bateria são submetidas a ensaios mecânicos, elétricos e térmicos – frequentemente de forma simultânea. Dessa forma, as células são, por exemplo, submetidas a pressões mecânicas sob temperaturas controladas, enquanto são carregadas e descarregadas, a fim de obter informações sobre seu comportamento em diferentes pressões e temperaturas.
• O sistema de baterias: No nível do sistema – em módulos ou packs – as avaliações estruturais, como a resistência de suportes, conexões adesivas e soldagens, são o foco principal. Neste caso, são realizados ensaios quasiestáticos de tração ou cisalhamento.
• Battery Abuse Testing : Dada a risco de incêndio e explosão, os Battery Abuse Tests são cruciais para avaliar o comportamento de uma bateria em condições extremas. Ensaios como a perfuração com prego, ensaio de esmagamento e ciclos de temperatura ajudam a identificar pontos frágeis e melhorar a segurança geral. Aqui, os requisitos de precisão dos sistemas de ensaio aumentam constantemente com o avanço da tecnologia.

Os ensaios mecânicos são uma parte indispensável do desenvolvimento de baterias. Desde a pesquisa até a produção e a garantia de qualidade, eles desempenham um papel fundamental no desenvolvimento de baterias mais potentes, seguras e duráveis – para o próximo passo em direção a um futuro neutro em CO2.