Batteries EV - Le rôle crucial des essais mécaniques

Les essais mécaniques et multifonctions sont non seulement des outils dédiés au contrôle qualité mais aussi à l’origine d’innovations. Ils fournissent des informations importantes qui contribuent à l’amélioration des matériaux et processus, stimulant ainsi le développement de la technologie des batteries.

• Optimiser la fabrication/réduire les coûts
  Une réduction des coûts dans les prochaines années peut notamment être atteinte grâce à l’augmentation de la densité énergétique des cellules, la réduction des volumes de matériaux et matières premières et les coûts de transformation associés ainsi qu’à l’amélioration de l’efficacité lors de la fabrication des cellules. Les essais de matériau permettent une meilleure compréhension des matériaux ainsi que le développement et le meilleur emploi de ceux-ci. Les coûts élevés associés au rebut peuvent ainsi être réduits.
• Améliorer l’autonomie et la durée de vie
  En parallèle de l’optimisation continue des batteries lithium-ion en matière de durée de vie/autonomie, le secteur mise également, en perspective, sur une autre technologie de batterie. Tous les grands fabricants investissent dans des activités de recherche appartenant à la technologie des batteries solides. Pour autant, certains défis subsistent encore ; de la modification de volume de l’anode à l’adaptation de la production, étant donné que seuls 40 % des machines et processus existants sont réutilisables. En outre, les pressions élevées des batteries solides sont nécessaires à la mise en contact optimale. La caractérisation mécanique du comportement des cellules représente ainsi une donnée primordiale.
• Améliorer la sécurité
  Pour prédire le comportement des batteries en situation extrême, les « Battery Abuse Tests » et les essais multiphysiques sont essentiels au développement des batteries. Ces essais requièrent des mesures de sécurité complètes et sont extrêmement complexes et critiques dans leur mise en œuvre.
  

Les systèmes de batteries représentent l’un des aspects critiques des véhicules électriques vis-à-vis de leur rôle en matière de performance et représentent actuellement le plus gros poste de dépense sur un véhicule électrique. Les essais mécaniques et multifonctions à plusieurs niveaux - des composants de cellules aux packs de batterie complets - sont indispensables pour garantir sécurité, performance et fiabilité.

• Essais de matières premières et composants de cellules : le processus de fabrication des cellules de batteries est composé de nombreuses étapes allant du revêtement des feuilles métalliques à l’empilement et à l’assemblage des composants individuels. Les essais de traction sur feuilles ou l’évaluation de l’adhérence des revêtements d’électrodes sont donc décisifs pour s’assurer que chaque composant est conforme aux normes de qualité.
• Essais sur cellules : les cellules de batteries sont soumises à des essais mécaniques, électriques et thermiques, généralement de façon simultanée. Ainsi, les cellules sont par exemple soumises à une pression mécanique dans des conditions thermiques contrôlées, alors qu’elle sont chargées et déchargées, afin d’obtenir des données relatives à leur comportement pour différents niveaux de pression et de température.
• Le système de batterie : au niveau du système (en modules ou en packs), l’accent est mis sur des évaluations structurelles comme la résistance des supports, des assemblages collés et des soudures. Pour cela, des essais quasi-statiques de traction ou de cisaillement sont réalisés.
• Battery Abuse Testing  : en matière de risques d’incendie et d’explosion, les Battery Abuse Tests sont primordiaux pour évaluer le comportement d’une batterie soumise à des conditions extrêmes. Les essais tels que la pénétration de clous, les essais d’écrasement et les cycles de température permettent de détecter les points chauds et d’améliorer la sécurité générale. Dans ce domaine, les exigences relatives à la précision des systèmes d’essais augmentent constamment à mesure que la technologie se développe.

Les essais mécaniques font partie intégrante du développement des batteries. De la recherche à l’assurance qualité en passant par la production, contribuez de manière déterminante au développement de batteries puissantes, sûres et durables – pour la prochaine étape vers un avenir neutre en CO2.