Piața vehiculelor electrice (EV) continuă să crească. Pentru a compensa greutatea imensă a bateriilor, un accent sporit a fost pus pe reducerea greutății, ceea ce a dus la introducerea de materiale și componente noi în lanțul global de aprovizionare auto.
Aceste componente și ansambluri, inclusiv peliculele polimerice utilizate pentru separatoarele de celule de baterie Li-ion și nucleele pe care le formează în cele din urmă, necesită dezvoltarea și testarea calităţii producţiei pentru a verifica proprietăţile lor mecanice cu ajutorul echipamentelor de testat INSTRON®.
Una dintre metodologii este testarea mecanică statică care este efectuată în mod obișnuit de mașini de testare universale folosite în laboratoarele de producţie și cercetare. Mai simplu spus, mașinile de testare universale sunt proiectate pentru a susţine un eșantion de testat și a-l supune forţelor de tracţiune (tragere) sau compresie (împingere) prin mișcarea traversei mașinii în sus sau în jos. Traductoarele, cum ar fi o celulă de forţă, colectează date importante care permit laboratoarelor să analizeze proprietăţile fizice ale probei testate pentru verificarea calităţii.
În cadrul lanţului de aprovizionare auto, furnizorii de materii prime au fost mult timp sub presiune pentru a reduce greutatea produselor lor, păstrând în același timp proprietăţi acceptabile de rezistenţă la formabilitate.
Majoritatea bateriilor Li-ion răcite cu lichid întărește nevoia de a folosi vehicule electrice ușoare pentru a obţine o autonomie acceptabilă pentru consumatori. O atenţie suplimentară pentru siguranţă este atunci când sunt în joc sute de kilograme de baterii fixate pe autovehicul. Accidentele au capacitatea de a deteriora acumulatorul, declanșând o eliminare termică periculoasă.
Pentru a atenua aceste evenimente periculoase, OEM-urile trebuie să asigure integritatea structurală din jurul modulelor bateriei, reducând în același timp greutatea. Acest lucru a creat o cerere pentru metale mai puternice, menţinând în același timp formabilitatea. Raportul de deformare din plastic (valoarea r) și exponentul de întărire prin deformare (valoarea n) sunt proprietăţi mecanice critice care definesc formabilitatea acestor produse. În timpul unei încercări de tracţiune, aceste proprietăţi de formabilitate pot fi determinate dacă sistemul de testare este echipat cu celule de forţă adecvate.
Pentru conformitatea și integritatea datelor, la-boratoarele respectă procedurile de testare prezentate în ASTM E517 (valoarea r) și ASTM E646 (valoarea n) sau standardele de testare echivalente ale altor organisme acreditate. Pentru a determina valoarea n, deformarea axială trebuie măsurată după randament și determinată la sau între valorile deformaţiei. Pentru a determina valoarea r, trebuie măsurată și deformarea transversală a materialului. Pentru a măsura cu precizie deformarea axială și transversală, se folosește un dispozitiv denumit extensometru. În mod normal, ar fi nece sare două extensometre, unul pentru deformarea axială și celălalt pentru cea transversală. Cu toate acestea, producătorul INSTRON® de sisteme de testare a dezvoltat o nouă tehnologie care permite măsurarea simultană a deformaţiei pe două axe.
Testarea peliculei de separare
Membrana dintre anodul și catodul bateriei se numește separator. Aceste pelicule trebuie să fie capabile să reziste la condiţii dure, de la procesele de producţie până la climate extreme. O parte critică a bateriilor Li-ion sau a altor baterii cu electroliţi lichizi sunt separatoarele, fiind realizate de obicei din polimeri. Ele trebuie să fie suficient de puternice din punct de vedere mecanic pentru a re-zista la operaţiunea de răsucire în timpul asamblării bateriei. Proprietăţile mecanice critice pe care furnizorii trebuie să le controleze sunt rezistenţa la tracţiune, alungirea și rezistenţa la perforare. Membrana este pregătită în benzi, cu o lăţime de 1 inch și alungită până la rupere cu o mașină de testare universală. Rezultatele rezistenţei la tracţiune și la alungire pot fi evaluate pentru a se asigura că sunt îndeplinite specificaţiile necesare.
Testarea componentelor şi costul
Vehiculele electrice introduc noi componente în industria auto care necesită testare mecanică atât pentru medii de dezvoltare, cât și pentru controlul calităţii. Acumulatoarele conţin mii de celule de baterie interconectate, rezultând mii de posibilităţi de defecţiune. Calitatea fiecărui ansamblu este o preocupare critică pentru fabricanţi. Mașinile de testat universale INSTRON® oferă soluţii de testare automate și semi-automate pentru a îmbunătăţi randamentul prin eliminarea operatorului și nevoia de a repoziţiona și fixa în mod repetat eșantioanele pe dispozitive. Producătorii OEM de vehicule sunt provocaţi să genereze profitabilitate durabilă cu vehiculele electrice, având în vedere costurile încă semnificative (în principal din baterie) faţă de vehiculele cu motor cu combustie. Testarea este un domeniu care oferă oportunităţi semnificative de reducere a costurilor. Laboratoarele de calitate și centrele de cercetare și dezvoltare implementează acum procese mai eficiente în acest scop, cu ajutorul mașinilor de testare universale automatizate.
