Аккумуляторы электромобилей - решающая роль механических испытаний

Механические и многофункциональные испытания представляют собой не только инструмент для контроля качества, но и ключ к инновациям. Они предоставляют важную информацию для совершенствования материалов и процессов и, соответственно, развития аккумуляторных технологий.

• Оптимизация производства / снижение затрат
  Снижение затрат может быть достигнуто в ближайшие годы главным образом за счет увеличения плотности энергии в элементах, уменьшения количества материалов и сырья и, как следствие, расходов на обработку, а также за счет повышения эффективности производства элементов. Испытания материалов приводят к лучшему пониманию материалов, что позволяет их усовершенствовать и использовать наилучшим образом. Таким образом, можно снизить высокие затраты на отходы.
• Увеличение длительности работы и срока службы
  Помимо дальнейшей оптимизации литий-ионных аккумуляторов с точки зрения срока службы / длительности работы отрасль также делает ставку на другие перспективные аккумуляторные технологии. Все крупные производители инвестируют в исследовательскую деятельность в области твердотопливных аккумуляторных батарей. Однако здесь все еще есть определенные проблемы: от изменения объема анода до адаптации производства, поскольку только 40 процентов существующих машин и процессов можно использовать в дальнейшем. Кроме того, твердотопливным батареям необходимо высокое давление для получения наилучшего контакта. Поэтому определение механических характеристик аккумуляторных элементов имеет большое значение.
• Увеличение безопасности
  Для прогнозирования поведения аккумуляторов в экстремальных ситуациях необходимы так называемые испытания в условиях неправильной эксплуатации и мультифизические испытания при разработке аккумуляторных батарей. Эти испытания требуют обширных мер безопасности, они чрезвычайно сложны в плане проведения.
  

Аккумуляторные системы являются одним из наиболее важных аспектов электромобилей, поскольку в значительной степени отвечают за производительность и в настоящее время составляют наибольшую долю от общей стоимости изделия. Механические и многофункциональные испытания на различных уровнях - от компонентов аккумуляторных элементов до блоков батарей в сборе - необходимы для гарантии безопасности, эффективности и надежности.

• Испытания сырья и компонентов аккумуляторных элементов: Процесс изготовления аккумуляторных элементов включает в себя многочисленные этапы: от нанесения покрытия на металлическую фольгу до укладки и сборки отдельных компонентов. Поэтому решающее значение имеют, например, испытания фольги на растяжение или оценка адгезионной прочности электродных покрытий, чтобы гарантировать соответствие каждого компонента стандартам качества.
• Испытание аккумуляторных элементов: аккумуляторные элементы подвергают механическим, электрическим и термическим испытаниям - и зачастую одновременно. Так, например, элементы подвергают воздействию механического сжатия при контролируемых температурах во время зарядки и разрядки, чтобы получить представление об их поведении при различных давлениях и температурах.
• Аккумуляторная система: на уровне системы – для модулей или блоков – особое внимание уделяется структурных оценкам: например, прочность кронштейнов, клеевых соединений и сварных швов. Для этого проводят квазистатические испытания на растяжение или на срез с растяжением.
• Испытания аккумуляторов в условиях неправильной эксплуатации : Учитывая опасность возгорания и взрыва, испытания аккумуляторов в условиях неправильной эксплуатации имеют решающее значение для оценки поведения аккумулятора в экстремальных условиях. Прокалывание гвоздем, сплющивание и температурные циклы помогают выявить слабые места и повысить общую безопасность. Здесь постоянно растут требования к точности испытательных систем с дальнейшим развитием технологий.

Механические испытания являются неотъемлемой частью разработки аккумуляторных батарей. От исследований до производства и контроля качества они вносят значительный вклад в разработку более мощных, безопасных и долговечных аккумуляторов - следующего шага в будущее, нейтральное по отношению к выбросам CO2.