Gestione della qualità delle batterie nella produzione
Garantire prestazioni superiori a lungo termine
Le batterie sono fondamentali per l’autonomia, le prestazioni e la longevità dei veicoli a energia nuova (NEV). Questi fattori sono decisivi per i proprietari e i produttori di NEV, e anche la sicurezza, l’efficienza e i costi sono fondamentali per il successo.
Batterie affidabili e durature richiedono materiali di prima qualità e tecniche di produzione precise. Celle, moduli e vassoi devono inoltre rispettare tolleranze molto ristrette durante l’assemblaggio finale.
Con la microscopia industriale, la tomografia computerizzata (CT), le macchine di misura a coordinate (CMM) e i sistemi ottici di misura 3D, il portafoglio ZEISS utilizza soluzioni software per acquisire i dati di qualità necessari a garantire la sicurezza e le prestazioni delle batterie per i veicoli elettrici.
Copertura completa delle applicazioni a batteria
Nel settore dei NEV, le batterie sono al centro di un’ampia gamma di applicazioni di gestione della qualità. Queste coprono l’intero flusso di produzione delle batterie, dallo sviluppo iniziale all’assemblaggio finale. Analizzare i materiali della batteria, ispezionare gli elettrodi della batteria, eseguire l’analisi finale delle celle e dei moduli prodotti, controllare il vano della batteria: tutto questo è possibile con il portafoglio ZEISS. Clicca sui link sottostanti per esplorare le nostre soluzioni di gestione della qualità dedicate alle applicazioni per batterie NEV.
Materiali della batteria
Sviluppo di materiali e strutture
Le materie prime hanno un impatto significativo sulle prestazioni delle batterie. Le sfide principali a questo proposito includono lo sviluppo di nuovi materiali attivi, la garanzia di una fornitura uniforme e costante, il mantenimento della corretta pressione di calandratura e l’osservazione dei cambiamenti microscopici causati dall’invecchiamento.
Gli elettrodi delle batterie svolgono un ruolo fondamentale per la sicurezza e l’efficienza, con l’analisi della microstruttura dei materiali, l’analisi e la sostituzione tempestiva della lama di taglio e la visualizzazione 3D delle deformazioni. È inoltre essenziale prevenire la contaminazione da particelle in tutto il processo attraverso la pulizia tecnica.
L’analisi finale del modulo completo della batteria è un processo particolarmente impegnativo, in quanto le singole celle di tali moduli presentano una serie di rischi per la sicurezza e di sfide per la qualità. Per tutti e tre i tipi di celle - cilindriche, prismatiche e a bustina - sono necessari cicli di test rapidi e ad alta risoluzione.
Il vano della batteria ospita tutte le celle della batteria, i connettori, le unità di controllo e i pacchi batteria che contengono numerosi moduli di batteria. Essendo completamente integrato nella carrozzeria del veicolo, la sua struttura e la sua integrità devono essere ispezionate a più intervalli durante la produzione per garantire qualità e sicurezza.
Le soluzioni ZEISS eMobility Solutions in ogni fase di produzione
Blue Line per lo sviluppo e la produzione di batterie
Quality gate 1: sviluppo del materiale
Sviluppo di materiali per catodo, anodo e separatore
Sfide
La capacità, il comportamento di carica e la durata della batteria sono definiti dai materiali utilizzati per il catodo, l’anodo e il separatore
Le prestazioni delle celle sono fortemente influenzate dalla struttura microscopica di questi materiali, oltre che dalla composizione chimica delle particelle e dalle impurità
I tuoi vantaggi con ZEISS
Analisi del materiale delle batterie ad alta risoluzione e ad alto contrasto con i microscopi elettronici a scansione (SEM) ZEISS
Analisi correlativa efficiente grazie alla soluzione brevettata di microscopia correlativa che incorpora microscopi ottici e SEM
Test di pre-assemblaggio per lo studio della funzionalità
Sfide
Per garantire la qualità della struttura della cella e consentire prestazioni elevate sono necessarie soluzioni analitiche e di preparazione dei campioni sicure ed efficienti
Lo stato originale della struttura della cella deve essere analizzato senza smontare la cellula
I tuoi vantaggi con ZEISS
Preparazione sicura del campione ed efficiente sezione trasversale di grandi dimensioni
Analisi ad alta risoluzione e ad alto contrasto di materiali per batterie sensibili ai fasci di elettroni a bassa gamma di kV con ZEISS GeminiSEM
Analisi non distruttiva ad alta risoluzione della struttura cellulare 3D con il microscopio a raggi X ZEISS Xradia (XRM)
Il controllo delle merci in entrata garantisce l’uniformità e la consistenza dei materiali, prevenendo i difetti che incidono enormemente sulle prestazioni e sull’efficienza
La visualizzazione e il controllo della microstruttura della materia prima, il rapporto di elementi chimici delle particelle del catodo e la purezza delle particelle dell’anodo sono tutti elementi cruciali per evitare il malfunzionamento della batteria
I tuoi vantaggi con ZEISS
Soddisfa le più elevate esigenze di imaging sub-nanometrico, analisi e flessibilità dei campioni con ZEISS GeminiSEM
Il flusso di lavoro completo per la preparazione del campione consente di ottenere immagini rapide, chiare e senza soluzione di continuità della microstruttura del materiale
Supporta l’imaging ad alta risoluzione e ad alto contrasto di campioni non conduttivi
L’analisi di particelle estranee di dimensioni superiori a 5 μm è necessaria a causa dell’elevato rischio di contaminazione durante il trasporto e la produzione
Poiché il taglio degli elettrodi può generare bave, è fondamentale bilanciare qualità e costi individuando il momento ideale per la sostituzione delle pale
I tuoi vantaggi con ZEISS
Il software ZEISS Technical Cleanliness Analysis distingue le particelle metalliche, fibrose e non metalliche per stimare il rischio di contaminazione
I microscopi elettronici a scansione ZEISS dichiarano automaticamente la composizione chimica di ogni particella per individuare la causa della contaminazione
Rilevamento automatico delle bave in ambiente industriale e feedback costante alla linea di produzione
Per evitare rischi per la sicurezza e sprechi, è essenziale controllare l’allineamento e la posizione degli elettrodi delle celle e identificare i difetti interni
Per gestire le elevate velocità di produzione delle celle sono necessari cicli di analisi rapidi e ad alta risoluzione
I tuoi vantaggi con ZEISS
Imaging ad alta risoluzione con le soluzioni a raggi X 2D e 3D di ZEISS per gestire sporgenze, elettrodi danneggiati e qualità della saldatura
Digitalizzazione 3D completa, rapida ed efficiente, di parti complesse nei minimi dettagli tramite sistemi come ZEISS METROTOM
Valutazione automatizzata al 100% inline con il rilevamento dei difetti ZEISS BOSELLO
Le dimensioni e la densità del modulo richiedono l’uso di sistemi ad alte prestazioni
Il controllo finale della qualità deve rilevare i difetti tipici, tra cui la contaminazione del metallo, la sporgenza e il disallineamento degli elettrodi
I tuoi vantaggi con ZEISS
Analisi non distruttiva ad alta penetrazione con il compatto e robusto ZEISS VoluMax 9 titan
Questa soluzione CT è in grado di gestire moduli grandi, pesanti e densi grazie all’elevata potenza e alla forza di penetrazione
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