Akumulator pojazdu elektrycznego - Kluczowa rola badań mechanicznych

Mechaniczne i wielofunkcyjne badania stanowią nie tylko narzędzia kontroli jakości, ale także klucz do innowacji. Dostarczają istotnych informacji, które pozwalają na udoskonalenie materiałów i procesów, a tym samym przyczyniają się do rozwoju technologii akumulatorowej.

• Optymalizacja produkcji/Obniżenie kosztów
  Obniżenie kosztów w nadchodzących latach można osiągnąć przede wszystkim poprzez zwiększenie gęstości energii w ogniwach, zmniejszenie ilości materiałów i surowców, a co za tym idzie – kosztów przetwarzania, oraz poprzez zwiększenie wydajności produkcji ogniw. Badania materiałowe pozwalają lepiej zrozumieć materiały, dzięki czemu można je dalej rozwijać i wykorzystywać w jak najlepszy możliwy sposób. Dzięki temu można obniżyć wysokie koszty odpadów.
• Zwiększenie zasięgu i żywotności
  Oprócz dalszej optymalizacji akumulatorów litowo-jonowych pod kątem żywotności/zasięgu, branża skupia się również na innej technologii akumulatorowej w przyszłości. Wszyscy znaczący producenci inwestują w badania nad technologią baterii ze stałym elektrolitem. Istnieją jednak nadal pewne wyzwania. Od zmiany objętości anody po dostosowanie produkcji, ponieważ tylko 40 procent istniejących maszyn i procesów nadaje się do ponownego wykorzystania. Ponadto w przypadku baterii ze stałym elektrolitem konieczne jest zastosowanie wysokiego ciśnienia, aby zapewnić jak najlepszy kontakt. Dlatego też mechaniczna charakterystyka zachowania ogniw ma ogromne znaczenie.
• Podwyższenie bezpieczeństwa
  Aby przewidzieć zachowanie akumulatorów w ekstremalnych sytuacjach, w procesie rozwoju akumulatorów niezbędne są tak zwane Battery Abuse tests i Multiphysics Tests. Testy te wymagają szeroko zakrojonych środków bezpieczeństwa, a ich przeprowadzenie jest niezwykle złożone i krytyczne.
  

Systemy akumulatorów stanowią jeden z najważniejszych aspektów pojazdów elektrycznych, gdyż w dużej mierze odpowiadają za ich wydajność i stanowią obecnie największą część całkowitego kosztu pojazdu elektrycznego. Aby zagwarantować bezpieczeństwo, wydajność i niezawodność, niezbędne są testy mechaniczne i wielofunkcyjne na różnych poziomach — od komponentów ogniw po kompletne zestawy akumulatorów.

• Badanie surowców i komponentów ogniw: Proces produkcji ogniw akumulatorowych obejmuje wiele etapów – od powlekania folii metalowych po układanie i montaż poszczególnych komponentów. Badania wytrzymałości na rozciąganie folii lub ocena przyczepności powłok elektrod są zatem kluczowe dla zapewnienia, że ​​każdy komponent spełnia standardy jakości.
• Badanie ogniw: Ogniwa akumulatorowe poddawane są badaniom mechanicznym, elektrycznym i termicznym – często jednocześnie. Na przykład, podczas ładowania i rozładowywania ogniwa poddaje się działaniu ciśnienia mechanicznego w kontrolowanej temperaturze, aby uzyskać informacje na temat ich zachowania przy różnym ciśnieniu i temperaturze.
• System akumulatorów: Na poziomie systemowym – modułów lub zestawów – nacisk kładzie się na ocenę strukturalną, np. wytrzymałość wsporników, połączeń klejonych i spoin. Przeprowadza się próby rozciągania quasi-statycznego lub rozciągania ścinającego.
• Battery Abuse Testing : Biorąc pod uwagę ryzyko pożaru i wybuchu, testy niewłaściwego użytkowania akumulatorów są kluczowe dla oceny zachowania akumulatora w ekstremalnych warunkach. Badania takie jak testy penetracji gwoździ, testy zgniatania i testy zmian temperatury pomagają zidentyfikować słabe punkty i poprawić ogólne bezpieczeństwo. Wymagania, dotyczące dokładności systemów badawczych stale rosną wraz z rozwojem technologicznym.

Badania mechaniczne stanowią istotną część procesu rozwoju akumulatorów. Od badań, przez produkcję, po zapewnienie jakości – wnoszą znaczący wkład w rozwój wydajniejszych, bezpieczniejszych i trwalszych baterii, co stanowi kolejny krok w kierunku przyszłości neutralnej pod względem emisji CO2.