Case study: Produzione di batterie agli ioni di litio

Un produttore di batterie agli ioni di litio aveva bisogno di una soluzione di saldatura delle celle per soddisfare i requisiti del settore nella prevenzione di fuga e propagazione termica, per il design del suo modulo batterie a celle cilindriche. Il produttore aveva difficoltà a determinare i punti di iniezione appropriati, i parametri di erogazione e l'impatto della complessa dinamica dei fluidi. A parte le problematiche legate al design, il produttore doveva far fronte a una data di lancio critica e aveva bisogno di un processo pronto per la produzione sviluppato in modo da poter pianificare la sua linea di produzione.

Il design di ogni modulo a celle cilindriche ha caratteristiche e requisiti unici che possono influire sulle portate e sui punti di iniezione per erogare uniformemente la corretta quantità di materiale nel modulo. Con questo design, le problematiche del processo erano: 

• Il design della batteria non poteva cambiare in questa fase avanzata
• L'erogazione doveva avvenire dalla parte superiore del modulo batterie con possibilità di una certa flessibilità per iniettare dal lato del modulo.
• Le celle della batteria erano strettamente impacchettate e avevano una distanza minima tra di loro, il che causava un'ulteriore restrizione del flusso.
• Accesso per consentire alla schiuma di fluire nel modulo batterie dall'alto con restrizioni molto serrate.
• Il tempo di processo era critico per le operazioni del cliente.

Il nostro team di ingegneri delle applicazioni ha lavorato direttamente con il team di progettazione del produttore di batterie e con il fornitore del materiale per sviluppare una soluzione di processo volta a soddisfare i requisiti di efficienza operativa, qualità del prodotto e applicazione ripetibile del materiale. Attraverso il nostro laboratorio di sviluppo, il team di esperti in applicazioni e la nostra partnership con il fornitore del materiale, abbiamo condotto delle prove per determinare il metodo di applicazione ottimale, con cui sono stati definiti le portate, le tecniche di applicazione e i punti di erogazione per il processo di produzione finale.

Test del materiale - È stato condotto uno studio approfondito su rapporto e ripetibilità per definire i requisiti ottimali per schiuma e attrezzature. 

Specifica delle attrezzature - Grazie a prove precedenti su applicazioni simili e alla nostra valutazione del materiale, abbiamo specificato la combinazione ideale di attrezzature in base all'applicazione target.

Test di applicazione - Utilizzando modelli di prototipi e moduli forniti dal produttore di batterie, abbiamo valutato e convalidato la specifica di processo proposta. 

RISULTATI

• Riempimento con schiuma & di qualità: la valvola di miscelazione dinamica Voltex e il sistema di erogazione EFR Meter Mix Dispense hanno fornito una schiuma accuratamente miscelata, una distribuzione uniforme in tutto il modulo e la ripetibilità del getto richiesta dal loro processo di produzione.  
• Erogazione ottimizzata:  sulla base dei test di laboratorio, abbiamo determinato i parametri di miscelazione adeguati, le portate e i punti di iniezione per erogare una quantità precisa di materiale nel modulo in modo uniforme. 
• Tempo di lavorazione ridotto: attraverso la modellazione e le prove di erogazione, abbiamo ottimizzato il modello di movimento per ridurre ulteriormente il tempo di lavorazione.

The new cylindrical cell module design moved into production with a battery cell encapsulation process ready to bring in these results:

• Quality foam and fill: The Voltex Dynamic Mix Valve and Electric Fixed Ratio (EFR) Metering System provide thoroughly mixed form, even distribution throughout the module, and shot repeatability.
• Optimized dispense: With the proper mixing parameters, flow rates, and dispense injection points, an accurate amount of material is evenly dispensed into each module.
• Rapid process time: The modeling and dispense trials helped optimized the motion pattern to reduce the required  processing time.