Tenere sotto controllo la temperatura nella produzione di batterie per veicoli elettrici e prodotti elettronici

Ora più che mai, le batterie per auto elettriche e veicoli elettrici (EV) e i prodotti elettronici devono durare più a lungo, funzionare più velocemente e garantire sicurezza. Soddisfare esigenze sempre più sofisticate richiede adeguate misure di protezione termica.

Maggiore è la potenza e la capacità gestita in uno spazio piccolo, come una cella di una batteria o un circuito stampato, maggiore sarà il calore da esso generato. La gestione termica consente di dissipare in modo sicuro il calore eccessivo da una batteria o un componente elettronico affinché funzioni correttamente e non bruci.

• Nelle batterie dei veicoli elettrici (EV), ciò implica solitamente il circondare o incapsulare la parte nel materiale di interfaccia termica (TIM), noto anche come riempitivo.
• Nell’elettronica, il materiale di interfaccia termica viene in genere erogato direttamente sulla superficie del componente elettronico.

La temperatura gioca un ruolo fondamentale nella longevità, efficienza e sicurezza di una batteria o di un componente elettronico.

• Se la temperatura è troppo bassa, la potenza, la capacità o le prestazioni possono ridursi.
• Se la temperatura è troppo alta, può verificarsi un degrado che riduce il ciclo di vita del prodotto. Troppo calore inoltre può causare rischi per la sicurezza con potenziali conseguenze disastrose.

È importante tenere sotto controllo la temperatura, mantenere la costante e uniformemente distribuita. Tuttavia, per i produttori è difficoltoso ottenere una gestione termica affidabile perché sono molteplici i motivi per cui può svilupparsi eccessivo calore.

Pertanto, batterie e componenti elettronici devono essere progettati con sistemi di gestione termica che prevengano il surriscaldamento e garantiscano una dissipazione idel calore sicura allontanandola dai componenti critici.

Le batterie delle auto elettriche e i componenti elettronici possono surriscaldarsi, talvolta causando eventi termici, a causa di sovraccarico, scarica rapida o fattori ambientali. L’ottimizzazione costante molto spesso mette a rischio la gestione termica.

• Per migliorare le prestazioni della batteria EV e ridurre il peso, le celle della batteria presentano una maggiore densità di energia che porta a un aumento del calore generato all'interno di uno spazio più piccolo.
• Per aumentare la velocità e ridurre le dimensioni, i componenti elettronici sono miniaturizzati e le funzioni sono integrate, in modo che sui circuiti stampati (PCB) e negli spazzi ristretti possano essere installati più componenti. Più i PCB diventano compatti e potenti, maggiore è il calore generato.

I materiali di interfaccia termoconduttivi sono altamente viscosi e contengono riempitivi molto abrasivi che determinano un'usura eccessiva delle parti a contatto con il fluido dell'apparecchiatura, quali pompe, alberi o guarnizioni. I tradizionali sistemi di erogazione non soddisfano i requisiti di robustezza richiesti per la produzione, con conseguente aumento di tempi di fermo e costi di manutenzione delle apparecchiature. 

L'applicazione corretta dei materiali termoconduttivi può risultare impegnativa e richiede una corretta attenzione. Queste paste sono spesso materiali bicomponenti che richiedono un'erogazione precisa per mantenere il giusto rapporto. Poiché le applicazioni richiedono elevati volumi di materiale, è essenziale erogare quantità di materiale appropriate e omogenee per evitare vuoti d'aria o traboccamenti. 

I materiali di interfaccia termica sono molto densi e pastosi. I TIM inoltre contengono particelle altamente abrasive che possono essere dure come i diamanti. Questa combinazione usura e danneggia rapidamente i sistemi di erogazione industriali tradizionali. Con la frequente necessità di riparare o sostituire le pompe, gli alberi e le guarnizioni i tempi di fermo della produzione e i costi di manutenzione sono elevati.

Anche miscelare e applicare correttamente i materiali termoconduttivi può essere problematico. Queste paste sono spesso materiali bicomponenti che richiedono un’erogazione precisa con rapporto corretto. È fondamentale erogare quantità appropriate e uniformi per evitare spazi vuoti o traboccamenti.

Per mantenere le linee di assemblaggio delle batterie e dei componenti elettronici in produzione con i materiali di interfaccia termica (TIM), queste necessitano di sistemi di erogazione con i seguenti requisiti:

• componenti resistenti ai materiali abrasivi in grado di sopportare le condizioni più difficili
• erogazione accurata e ripetibile che distribuisca correttamente il materiale per applicazioni a basso o alto flusso
• download di dati, ovvero dati di processo e registri dei lavori, che identifichino i problemi prima che causino tempi di fermo
• facile integrazione nell'apparecchiatura di automazione