Migliorare le batterie di trazione dalla progettazione alla produzione

Questo perché l'industria automobilistica impiega lungo tutta la catena del valore alcune delle automazioni più avanzate al mondo, tecnologie all'avanguardia e processi di produzione innovativi. Questo livello di sofisticazione è stato raggiunto grazie a ingenti investimenti di tempo, risorse e denaro. A questo si aggiunga che la catena di approvvigionamento automobilistica è una delle più complicate al mondo, visto che ha il compito di fornire 20.000 pezzi* per ogni veicolo coinvolgendo migliaia di fornitori. Ad aumentare l'impatto di questi cambiamenti ci sono i nuovi materiali necessari per creare veicoli elettrici innovativi. Si rende inoltre necessario reinventare i processi produttivi, poiché molti dei processi attuali per i motori a combustione interna non si adattano alla produzione di veicoli elettrici.

Complessivamente queste realtà costituiscono una combinazione potente, aumentando l'entità dei cambiamenti e delle sfide legate agli EV. E la chiave per risolvere queste sfide è direttamente legata al cuore del veicolo elettrico: la batteria. Vediamo come si traduce tutto questo per le batterie di trazione, il componente che ha un impatto determinante sulle prestazioni complessive di un'auto elettrica.

In ultima analisi, il successo dell'adozione su larga scala dei veicoli elettrici è legato alla risoluzione dei problemi di progettazione, produzione e prestazioni delle batterie. Rispetto alle loro controparti con motore a combustione interna, gli EV devono compiere ulteriori progressi nelle seguenti quattro aree chiave se vogliamo favorirne una maggiore accettazione. Ogni area è strettamente legata alle altre; di conseguenza l'ottimizzazione delle prestazioni delle batterie dei veicoli elettrici richiede un processo iterativo e multidimensionale che deve affrontare tutti i problemi contemporaneamente. Ecco perché i materiali avanzati sono ideali: utilizzano formulazioni altamente ingegnerizzate e personalizzate che possono risolvere più sfide simultaneamente.

Perché le batterie sono importanti per il superamento di questa sfida
La batteria di trazione rappresenta quasi il 50% del costo totale di un veicolo elettrico. Di conseguenza è un fattore chiave per ridurre i costi e rendere gli EV più accessibili.

In che modo i materiali avanzati possono contribuire a risolvere la sfida
La riduzione dei costi è direttamente legata ai materiali delle batterie e al processo di produzione dei veicoli elettrici. I materiali avanzati, personalizzati in base alle esigenze specifiche di ciascun produttore, possono contribuire a ridurre i costi in due aree: miglioramento dei materiali e aumento della velocità e dell'efficienza della produzione.

Esempio
Per aumentare l'efficienza applicativa nei processi di produzione delle batterie di trazione per un produttore di batterie, Henkel ha sostituito il processo a spray per la prevenzione della propagazione di calore (TPP) esistente. Il metodo è stato modificato passando dal processo a spray a un processo di applicazione flatstream, eliminando in tal modo al 100% gli sprechi dovuti all'overspray. Questo ha permesso di risparmiare 180.000 kg di materiale ogni anno, migliorando l'efficienza della produzione e riducendo l'impatto ambientale dei rifiuti, supportando al contempo un funzionamento più sicuro delle batterie di trazione.

Perché le batterie sono importanti per il superamento di questa sfida
Le velocità di ricarica possono essere migliorate attraverso un migliore design delle batterie e l'uso di materiali innovativi per potenziarne le prestazioni.

In che modo i materiali avanzati possono contribuire a risolvere la sfida
I materiali avanzati sono fondamentali per consentire progetti innovativi delle batterie in grado di offrire capacità di ricarica più rapide.

Esempio
Il rivestimento conduttivo degli elettrodi per le batterie di trazione aiuta a ridurre la resistenza elettrica interna e a migliorare l'adesione del materiale attivo al catodo. Questi rivestimenti contribuiscono a migliorare le prestazioni di ricarica delle celle della batteria e possono essere applicati in ambienti di produzione ad alta velocità.

Perché le batterie sono importanti per il superamento di questa sfida
Le batterie rappresentano un terzo del peso totale di un EV e ne costituiscono la parte più pesante. Un maggiore peso del veicolo significa una minore autonomia e il contrario è altrettanto vero: i veicoli più leggeri hanno una maggior autonomia.

In che modo i materiali avanzati possono contribuire a risolvere la sfida
I materiali avanzati sono in grado di ridurre il peso senza compromettere la sicurezza. Si pensi, ad esempio, alle guarnizioni e alle tenute chimiche che possono sostituire gli elementi di chiusura in materiali pesanti.

Esempio
Le formulazioni chimiche personalizzate, come le guarnizioni, gli adesivi e le soluzioni di sigillatura, possono sostituire opzioni di chiusura meccaniche più pesanti sulle batterie di trazione. Questi materiali migliorano l'autonomia riducendo il degrado delle prestazioni della batteria o il rischio di guasti, impedendo l'ingresso di umidità e polvere nel pacco batteria. Promuovono anche una maggiore automazione durante la fabbricazione, per una produzione più precisa ed economica.

Perché le batterie sono importanti per il superamento di questa sfida
Le batterie agli ioni di litio si basano su una reazione chimica che genera calore. Per garantirne il funzionamento sicuro è necessario prevenire la propagazione termica.

In che modo i materiali avanzati possono contribuire a risolvere la sfida
I materiali avanzati sono formulati per massimizzare la sicurezza.

Esempio
Oltre all'esempio sulla prevenzione della propagazione del calore che abbiamo visto prima, è possibile utilizzare schiume erogabili automaticamente per riempire i pacchi batteria e migliorarne le proprietà ritardanti di fiamma. Bloccando il trasferimento di calore da cella a cella, i blocchi di schiuma rigida aiutano a prevenire una reazione termica a catena.

Centro nevralgico dei veicoli elettrici, le batterie di trazione sono fondamentali per affrontare molteplici sfide interconnesse mentre i produttori passano dai materiali e dalla produzione dei motori a combustione interna (ICE) a quelli per i veicoli elettrici. I materiali avanzati personalizzati possono soddisfare queste esigenze complesse in modo bilanciato e su più livelli, rendendo le batterie degli EV e il loro processo di produzione più efficienti, sicuri e migliori per i consumatori. In breve, batterie di trazione migliori significano veicoli elettrici migliori.

Se vuoi parlare con un esperto, puoi contattarlo facendo clic qui. Una discussione più approfondita su come i materiali avanzati possano migliorare il design, la produzione e l'efficienza delle batterie di trazione è disponibile qui.