Nova Indústria de Energia

Teste de bateria EV
Soluções de células, módulos e pacotes de baterias EV

À medida que a indústria automotiva global avança em direção à eletrificação, os fabricantes de baterias estão sob pressão sem precedentes para inovar e evoluir. Os engenheiros do ITM-LAB estão trabalhando em estreita colaboração com os líderes do setor para atender à crescente demanda por baterias menores, mais leves e mais potentes. Os desafios atuais incluem o desenvolvimento de métodos de teste e acessórios personalizados para aplicações de teste de bateria, bem como a melhoria do rendimento e da eficiência em laboratórios de controle de qualidade. Como líder global na indústria de testes de materiais, a ITM-LAB está posicionada de forma única para atender às necessidades dos laboratórios de testes de baterias em todo o mundo, fornecendo suporte local responsivo e no idioma local, oferecendo uma gama completa de serviços, incluindo instalação, calibração, treinamento, atualizações de máquinas no local e quaisquer necessidades de serviço no processo para minimizar o tempo de inatividade.

Teste de materiais e componentes
As baterias consistem em uma variedade de materiais, adesivos, soldas e estruturas de componentes que requerem testes abrangentes. Além de nossa ampla gama de garras e acessórios padrão para testes de baterias, a ITM-LAB desenvolve acessórios personalizados projetados especificamente para melhorar a eficiência e a repetibilidade no teste de materiais e componentes de baterias. Nosso grupo de soluções de engenharia pode concluir rapidamente o projeto do dispositivo de fixação da bateria para atender a necessidades específicas.

Teste de separador
Os separadores são um componente essencial das baterias de íons de lítio, bem como de outras baterias de eletrólitos líquidos. Os polímeros usados nesses separadores devem ser fortes o suficiente para suportar a operação de enrolamento durante a montagem e o revestimento irregular de lítio no ânodo devido ao uso intenso. Materiais separadores mais seguros e fortes podem evitar com mais eficácia o contato entre o ânodo e o cátodo, enquanto materiais mais finos ajudam a reduzir o peso de cada célula e aumentar a densidade de energia.

Teste de punção
O teste de perfuração do separador é fundamental para garantir a segurança e a longevidade de cada célula durante todo o ciclo de vida da bateria. O separador deve ser forte o suficiente para resistir a perfurações de dendritos formados devido ao uso intenso. Garantir a tensão adequada da amostra e o alinhamento da sonda superior é fundamental para esta aplicação. O teste é semelhante ao EN 14477 e ASTM F1306.
As garras de punção manuais e pneumáticas estão disponíveis para atender a padrões como EN 14477, ASTM F1306, etc. As garras pneumáticas garantem força de fixação repetível e maior rendimento. A integração em sistemas existentes é tão simples quanto instalar garras pneumáticas.

Teste de tração
O teste de tração é usado para garantir que o separador possa suportar todas as manipulações mecânicas durante a fabricação e durante a vida útil da bateria. Garantir o alinhamento, a inserção e a fixação adequados da amostra é fundamental para obter repetibilidade e rendimento ideais, além de evitar danos à amostra antes do teste. Recomendamos o uso de um carregador de amostras de precisão para reduzir a variabilidade nos resultados dos testes, melhorando a ergonomia e a segurança. O teste é semelhante ao ASTM D882 e ISO 527-3.

Teste de coeficiente de atrito
O enrolamento apertado cria carga mecânica entre o separador e o revestimento do eletrodo, por isso é importante entender o coeficiente de atrito entre as duas superfícies. Uma melhor compreensão do coeficiente de atrito garante o processo de enrolamento adequado na produção. ISO 8295 e ASTM D1894-14 são comumente usadas como orientação para este teste.

Teste de resistência à perfuração a eventos de impacto
A seleção dos materiais separadores é fundamental para a integridade da bateria, pois quaisquer problemas de desempenho mecânico podem aumentar a probabilidade de curtos-circuitos internos, levando à fuga térmica. O teste de resistência à perfuração a eventos de impacto é fundamental para selecionar o material de melhor desempenho, ao mesmo tempo em que reduz a espessura e o peso.

Testes automatizados
Os sistemas automatizados do ITM-LAB levam os testes de bateria a um novo nível de produtividade. À medida que a produção de baterias continua a aumentar, o rendimento e a eficiência são essenciais para atender à demanda. A utilização de sistemas automatizados e equipamentos recomendados para cada aplicação pode liberar os operadores e maximizar a produção, mantendo os melhores resultados.

Teste de eletrodo

Um dos modos de falha mais comuns para baterias é a rachadura ou descamação do revestimento do material do eletrodo do coletor de corrente. Essa rachadura ou descamação geralmente é causada pela carga e descarga constantes da bateria e pelas cargas mecânicas de uso. Compreender a resistência de união e a longevidade do eletrodo é fundamental para garantir que a bateria não falhe antes do final de sua vida útil esperada.

Teste de descascamento de 180 graus

O teste de descascamento de 180° é um método comumente usado para determinar a resistência da ligação do eletrodo ao coletor de corrente. Devido às vantagens mecânicas e ao fácil alinhamento do dispositivo de descascamento, este teste pode ser realizado usando garras de baixa força e células de carga. É melhor considerar o uso de garras pneumáticas e substratos metálicos para garantir alto rendimento e descascamento adequado de 180° para cada teste.

Teste de descascamento de 90 graus
O teste de descascamento de 90° é outro método comum para testar a adesão do eletrodo da bateria. O teste de descascamento de 90° normalmente tem uma carga ligeiramente maior do que o teste de descascamento de 180° e pode ser configurado mais rapidamente porque geralmente não requer um substrato. As soluções mais comuns da ITM-LAB para este teste são um dispositivo de remoção padrão de 90° ou um dispositivo de remoção pneumático projetado especificamente para testar a adesão do eletrodo. Os dispositivos pneumáticos de remoção de 90° fornecem melhor repetibilidade e rendimento, além de ajudar o operador a posicionar e alinhar amostras de forma consistente a 90°. Para o acessório superior, as garras pneumáticas otimizam o rendimento e a repetibilidade e são recomendadas para testar materiais delicados.

Teste de adesão
Os pesquisadores apóiam o uso de testes de adesão como outro método para testar a adesão do eletrodo ao coletor de corrente em baterias. Em vez de retirar lentamente o eletrodo do coletor de corrente, o teste de adesão se concentra na força de adesão em uma área predeterminada do eletrodo. A taxa de aquisição de dados extremamente rápida combinada com os acessórios de teste de adesão da ITM-LAB garante ótimos resultados e rendimento.

Teste de folha
As folhas de alumínio e cobre são usadas como coletores de corrente em baterias e tradicionalmente têm sido usadas em grandes quantidades. Como a indústria se esforça para usar a menor quantidade de material para obter a melhor densidade de energia em cada bateria, entender as propriedades mecânicas de cada folha é fundamental para garantir a segurança e a longevidade da bateria. À medida que as folhas se tornam mais longas, mais finas e mais largas, é necessária uma tecnologia aprimorada para lidar com as rugas e rasgos que podem ocorrer. Verificar e manter as propriedades mecânicas desse material é fundamental para otimizar a produção de baterias.

Teste de tração
O teste de tração padrão é o método mais apropriado para determinar as propriedades mecânicas de amostras de folha de alumínio e cobre. As garras laterais pneumáticas fornecem pressão constante e rendimento rápido para esses materiais de alto volume, e o alinhamento adequado da amostra é fundamental para a repetibilidade e proteção da amostra antes do teste, pois folhas finas podem ser afetadas por pequenos desalinhamentos dentro das garras. Recomendamos o uso de um carregador de amostras de precisão para reduzir a variação nos resultados do teste, melhorando a ergonomia e a segurança. ASTM E345-16 é frequentemente usado como um guia para este teste.

Testes automatizados
À medida que a produção de baterias continua a aumentar, os materiais estão se tornando mais finos, e o rendimento e a eficiência são essenciais para atender à demanda. A utilização de sistemas automatizados e equipamentos recomendados pode atender à demanda por amostras de folha mais finas, mais largas e mais longas, liberando os operadores e maximizando o rendimento, mantendo os resultados ideais.

Inspeção de solda
As baterias de íons de lítio e outras baterias de eletrólitos líquidos requerem inúmeras soldas entre eletrodos, abas, invólucros e células. Compreender os modos de falha e os pontos fortes mais comuns de cada solda é fundamental para determinar a vida útil da bateria. Cada solda deve suportar as cargas mecânicas encontradas dentro de um veículo ou dispositivo, que podem desgastar a solda ao longo do tempo. Por exemplo, os veículos elétricos estão em constante movimento e vibração, o que deve ser levado em consideração em termos de design e qualidade da solda.

Teste de solda de bateria cilíndrica
As baterias cilíndricas requerem várias soldas durante a montagem, incluindo a soldagem da aba do cátodo na tampa da bateria, a soldagem da aba do ânodo no fundo da lata e até mesmo soldas individuais de aba a aba. Tudo isso requer soluções adequadas de alinhamento e preensão para alto rendimento e resultados repetíveis.

Inspeção de solda prismática de bateria
A maioria das soldas em células prismáticas está entre as abas do cátodo/ânodo e cada coletor de corrente, bem como dentro do barramento ou da própria bateria. Falhas podem ocorrer em todos os locais e devem ser verificadas quanto à consistência e durabilidade.

Teste de solda de célula de bolsa
As células da bolsa têm as abas do ânodo ou do cátodo soldadas e as abas soldadas aos terminais da bateria. Além disso, as células de bolsa têm soldas de barramento que precisam ser testadas. O acessório adequado e o alinhamento da amostra, bem como soluções versáteis para diferentes tamanhos, são importantes.

Testes adicionais
À medida que mais componentes e materiais são introduzidos na indústria de baterias, existem inúmeros outros recursos que precisam ser testados para garantir a qualidade, resistência, segurança e longevidade de cada projeto.

Teste de inchaço
A expansão da bateria durante a carga e descarga é uma característica importante que precisa ser testada. É bem sabido que algumas baterias se expandem e contraem apenas minimamente durante o ciclismo. No entanto, as células prismáticas e de bolsa podem apresentar expansão e contração significativas que devem ser caracterizadas para garantir o uso adequado e a segurança de cada bateria.

Teste de compactação de pilha
O teste de compressão da pilha pode ser usado para replicar melhor as forças reais e o abuso mecânico durante a vida útil de uma bateria

Teste de compressão de espuma
A ampla gama de placas de compressão do ITM-LAB, combinada com sensores de deslocamento padrão ou de alta precisão, pode ser usada para caracterizar totalmente o comportamento de materiais de espuma sob carga. Os usuários podem usar um conjunto de placas de compressão (disponíveis em uma variedade de tamanhos e formas) para realizar testes de compressão estática ou cíclica e adquirir dados de carga e deslocamento local simultaneamente para testar espumas e géis usados em conjuntos de células e pacotes de baterias de veículos elétricos. Além disso, uma placa aquecida pode ser adicionada à bigorna inferior para controlar a temperatura da face da prensa, e um controlador de circuito fechado pode ser usado para controlar a temperatura da placa aquecida e enviar a leitura real da temperatura para o software de teste.

Teste de cisalhamento de volta
Os usuários do ITM-LAB podem escolher entre garras manuais ou pneumáticas para realizar o importante teste de cisalhamento para caracterizar a resistência de união de adesivos e soldas usados em conjuntos de baterias e módulos. Soluções automatizadas especializadas também estão disponíveis para alinhar as garras lateralmente com base nas informações de amostra de cisalhamento de códigos de barras ou dimensões medidas.

Testes Ambientais
Materiais, células, módulos e pacotes se comportam de maneira diferente sob condições ambientais variáveis. A câmara de teste integrada à estrutura de teste ITM-LAB permite que os usuários testem suas amostras sob carga enquanto monitoram e controlam o ambiente do espaço de teste.