De cruciale rol van hechting bij de productie van moderne modules
Het verlijmen in de automobielindustrie wint aan populariteit, te beginnen met het verlijmen van voorruiten, diverse interieuronderdelen en elektrische componenten, en wordt steeds vaker toegepast in structurele toepassingen. Het wordt ook op grote schaal gebruikt bij de assemblage van batterijmodules.
Verlijming, in plaats van mechanische bevestigingsmiddelen, kan meer ontwerpvrijheid bieden, de mechanische stabiliteit verbeteren en de effecten van trillingen en schokken verminderen.
Lijmen omvat een breed scala aan toepassingen, variërend van structurele, semi-structurele, flexibele en drukgevoelige toepassingen, en wordt onder meer ingezet voor het verlijmen van cellen onderling, busbar en toepassingen op het gebied van thermisch beheer.
Belangrijkste prestatie-eisen voor het verbinden van batterijen
De eigenschappen van de hechting zijn afhankelijk van de applicatie.
Obligaties voor zware omgevingsomstandigheden
Of het nu gaat om energieopslag op het land of om toepassingen in elektrische voertuigen: batterijmodules kunnen worden blootgesteld aan extreme hitte of kou. Voor de automobielindustrie schrijven ontwerprichtlijnen een temperatuurbereik voor van -40 °C tot 80 °C, waarbij koel- en verwarmingssystemen worden ingezet om bevriezing of oververhitting tot een minimum te beperken.
Bij toepassingen in voertuigen worden verbindingen blootgesteld aan trillingen en moeten ze sterk genoeg zijn om defecten bij een ongeval te voorkomen. Bij het verlijmen van deksels moeten ze bovendien bestand zijn tegen strooizout en een lekvrije afdichting vormen voor de interne componenten van het accupakket.
Verbinding tussen cellen: stabiliteit, ondersteuning en veiligheid
Lijmen die worden gebruikt voor het verbinden van cellen onderling spelen een cruciale rol bij het waarborgen van mechanische stabiliteit, met name in automobieltoepassingen waar de accu aan trillingen wordt blootgesteld.
Bij cilindrische cellen kan polyurethaanschuim als kleefstof extra ondersteuning en stijfheid bieden aan de afzonderlijke cellen binnen de module.
Bij de assemblage van prismatische modules kunnen afzonderlijke cellen tot een stapel worden verlijmd voordat ze in de module worden geïnstalleerd.
Bij modules pouch is een zekere mate van samendrukbaarheid van de kleefstof noodzakelijk om flexibiliteit mogelijk te maken, aangezien de cel uitzet en krimpt tijdens de laad- en ontlaadcyclus.
De rol van hechting bij warmtebeheer
Volgens het Amerikaanse National Renewable Energy Laboratory werken lithium-ionbatterijen het meest efficiënt bij temperaturen tussen 15 °C en 30 °C, maar zoals hierboven opgemerkt worden batterijpakketten blootgesteld aan aanzienlijke temperatuurextremen die ver buiten dit bereik liggen.
Bij pouch prismatische modules kunnen deze doorgaans aan een koelplaat worden bevestigd met behulp van lijmen die thermisch geleidende vulstoffen bevatten, zoals boornitride, aluminiumnitriden en soortgelijke materialen. Deze lijmen bieden een hoge thermische geleidbaarheid in combinatie met elektrische isolatie, waardoor kortsluiting tussen cellen wordt voorkomen.
Bij cilindrische cellen kunnen koelbanden om de cilindrische cellen worden gewikkeld om het systeem te koelen.
Sterkte, stijfheid en de structurele eisen die aan verbindingen worden gesteld
Bij structurele toepassingen kan verlijming helpen het aantal mechanische bevestigingsmiddelen in de verpakking te verminderen en stelt het fabrikanten in staat hun productieprocessen te optimaliseren. Lijmen die bij deze toepassingen worden gebruikt, moeten goed presteren onder zware omstandigheden, zoals hoge temperaturen, vochtigheid en corrosieve omgevingen, en moeten – in het geval van het afdichten van deksels – voorkomen dat verontreinigingen in de verpakking binnendringen.
Nauwkeurige oppervlaktevoorbereiding: lasermethoden voor een betere hechting
Lasers kunnen een ideale oplossing zijn voor het voorbereiden van oppervlakken voor het verlijmen, doordat het oppervlak alleen daar wordt bewerkt waar dat nodig is.
- Cleaning van verontreinigingen zoals oxiden op aluminium of koper, resten van machineolie en stof en vuil dat zich tijdens het transport en de verwerking van materialen heeft opgehoopt.
- Laserablatie van coatings, verf en geanodiseerde lagen van de werkstukken, waardoor de basismaterialen van de werkstukken direct kunnen worden verlijmd.
- Laseroppervlaktestructurering of -texturering
Lasers kunnen ideale hulpmiddelen zijn om herhaalbare textureringsresultaten te verkrijgen op allerlei soorten onderdelen. Met behulp van straalscansystemen kan de laser nauwkeurig worden geprogrammeerd om microtexturen op het oppervlak van het onderdeel aan te brengen, waardoor het oppervlakteareaal toeneemt. Gezien het brede scala aan lijmen en vulmiddelen dat in gebruik is, kan de textuur eenvoudig worden aangepast om de bevochtigbaarheid van het werkstuk te maximaliseren.
Bij de productie van batterijen vormen lasers een ideale contactloze bewerkingsmethode die geschikt is voor een breed scala aan materialen, waaronder aluminium, koper, gecoate materialen en polymeren. Laserprocessen zijn eenvoudig opschaalbaar, bieden een uitstekende herhaalbaarheid en kunnen gemakkelijk worden geïntegreerd in geautomatiseerde productieprocessen.
Waarom laseroppervlaktevoorbehandeling beter presteert dan traditionele methoden
Er zijn diverse processen beschikbaar, waaronder mechanische slijtage, chemische bewerking en plasmabehandeling.
- Mechanische slijtage en straalbehandeling
Deze technieken zijn eenvoudig in het gebruik, maar naarmate het straalmateriaal of de slijpgereedschappen slijten, kunnen de resultaten wisselend zijn. - Chemisch Cleaning etsen
kan zeer effectief zijn en biedt voordelen ten opzichte van lasers wanneer er geen „zichtlijn“ beschikbaar is waardoor de laser de inwendige kenmerken van bepaalde soorten onderdelen niet kan bereiken. Een nadeel hiervan zijn uiteraard de milieuaspecten en de kosten voor de verwijdering van gevaarlijk afval, terwijl lasers milieuvriendelijk zijn. - Plasmabehandeling
kan effectief zijn op gebieden waar van nature weinig verontreiniging voorkomt en is relatief eenvoudig toe te passen op in-line procesapparatuur. Net als laserprocessen is het ook milieuvriendelijk, maar de mogelijkheden voor oppervlaktestructurering zijn beperkt in vergelijking met de flexibiliteit van laser.
Hoewel lasertechnologie hogere aanschafkosten met zich meebrengt, levert deze nauwkeurige en herhaalbare resultaten op zonder verbruiksartikelen of chemicaliën, en kan ze uiterst selectief te werk gaan door uitsluitend de te bewerken gebieden cleaning, te activeren of te structureren. Dankzij de flexibiliteit van de lasertechnologie en de lagere exploitatiekosten kunnen fabrikanten gedurende de gehele levensduur van de apparatuur rekenen op een aantrekkelijk rendement op hun investering.
Slotopmerkingen: Betere batterijen door betere verbindingen
Bij de productie van accu’s wordt in het fabricageproces steeds vaker gebruikgemaakt van lijm om accu’s te vervaardigen die bestand zijn tegen trillingen, thermische cycli, hoge temperaturen en vochtigheid, en die tegelijkertijd een lange levensduur bieden aan de eindgebruiker.
Lasers zijn onmisbaar bij het voorbehandelen van oppervlakken om de prestaties van een breed scala aan lijmen die in het fabricageproces worden gebruikt, te optimaliseren. De resultaten zijn:
-
- Verbeterde afschuif- en treksterkte
- Verbeterde productduurzaamheid dankzij sterkere verbindingen.
- Een betere afstemming van de oppervlaktestructuur op de viscositeit van de lijm en de eigenschappen van het vulmiddel, d.w.z. een verbeterde bevochtigbaarheid op een groter aantal materialen.
Omdat het proces contactloos is, een hoge herhaalbaarheid biedt en eenvoudig kan worden geïntegreerd in productielijnen voor grote volumes, worden laserprocessen steeds vaker de voorkeursmethode voor het voorbereiden van oppervlakken voor de diverse verlijmingstoepassingen die worden gebruikt in de stationaire opslagsystemen van moderne elektrische voertuigen.
Aan de slag met een laseroplossing
Neem contact op met een van onze cleaning om aan de slag te gaan met het selecteren van het juiste systeem om de kwaliteit, betrouwbaarheid en productie-efficiëntie van uw batterijen te verbeteren.
