การทาซิลิโคนนำความร้อนเป็นขั้นตอนสำคัญในกระบวนการเชื่อมต่อแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้าและมีบทบาทสำคัญในการจัดการความร้อน ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ โซลูชั่นการทาซิลิโคนแบบอัจฉริยะสามารถประหยัดวัสดุ รักษาน้ำหนัก และประหยัดต้นทุนได้
ระบบการขับเคลื่อนของรถยนต์ไฟฟ้าจะต้องมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นของตลาดเกี่ยวกับความปลอดภัยในการใช้งาน ประสิทธิภาพ ระยะทางการขับขี่ เวลาในการชาร์จ และต้นทุน แบตเตอรี่ในฐานะหัวใจของรถยนต์สามารถให้ประสิทธิภาพสูงสุดอยู่ในช่วงอุณหภูมิที่กำหนดเท่านั้น แบตเตอรี่ทุกก้อนจะสร้างความร้อนในระหว่างการชาร์จและการคายประจุซึ่งจะต้องมีการควบคุมและระบายความร้อนเพื่อความปลอดภัยและเพื่อรักษาประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ในระยะยาว ซิลิโคนนำความร้อนจะถูกทาในถาดแบตเตอรี่เพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปจากความร้อนที่เกิดจากการทำงานของเซลล์แบตเตอรี่
ซิลิโคนนำความร้อน: ต้นทุนสูง น้ำหนักมาก
วัสดุที่มีความหนืดสูงเหล่านี้ซึ่งอุดมไปด้วยสาร filler ชนิดพิเศษหรือที่รู้จักกันในชื่อว่า gap filler หรือวัสดุอินเตอร์เฟซระบายความร้อน (TIM) ช่วยให้สามารถจัดการกับการระบายความร้อนของแพ็คแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ได้โดยการระบายความร้อนที่เกิดขึ้นในระหว่างการชาร์จและการคายประจุของเซลล์แบตเตอรี่ลงในโครงสร้างการระบายความร้อนที่เหมาะสม
“ขึ้นอยู่กับประเภทแบตเตอรี่และผู้ผลิต มีการใช้วัสดุอินเตอร์เฟซระบายความร้อนสูงสุดถึง 5 ลิตรต่อแบตเตอรี่ ซึ่งทำให้น้ำหนักรถยนต์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นถึง 15 กก. มีต้นทุนสูงประมาณ €10 ต่อกิโลกรัม การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้วัสดุในช่องใส่แบตเตอรี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับน้ำหนัก ต้นทุน และการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน”
Daniel Boes ผู้จัดการกลุ่มผลิตภัณฑ์, การจ่าย SCA, แผนกโซลูชั่นการประกอบในอุตสาหกรรม
กระบวนการเชื่อมต่อในการจัดการการระบายความร้อน
ในกระบวนการเชื่อมต่อ วัสดุนำความร้อน เช่น TIM จะถูกทาหลังจากการซีลถาดแบตเตอรี่และการประกอบระบบระบายความร้อนและช่องใส่แบตเตอรี่ การทาที่แม่นยำโดยไม่มีฟองอากาศเป็นสิ่งสำคัญ เทคโนโลยีการขันประกอบขั้นสูงช่วยให้มั่นใจได้ถึงหน้าสัมผัสที่เหมาะสมระหว่างเฮาส์ซิ่งและโมดูลแบตเตอรี่โดยการพิจารณาถึงลักษณะของซิลิโคนนำความร้อนที่จุดเชื่อมต่อ
การทาวัสดุเหลวในปริมาณมากและด้วยอัตราการไหลสูงเป็นเรื่องที่ท้าทาย ระบบการทาที่มีประสิทธิภาพสูงเป็นสิ่งสำคัญ พร้อมด้วยองค์ประกอบที่สามารถทนต่อวัสดุที่มีการกัดกร่อนได้ รูปแบบการทาที่หลากหลาย เช่น เส้นขนาน เส้นคดเคี้ยว หรือที่เรียกว่ารูปทรงกระดูก สามารถใช้เพื่อส่งเสริมการกดโมดูลแบตเตอรี่ลงบนซิลิโคนนำความร้อนโดยไม่ให้ไม่มีฟองอากาศ จำเป็นต้องมีการทดสอบวัสดุอย่างละเอียดเพื่อพัฒนารูปแบบการทาที่เหมาะสม ที่ศูนย์นวัตกรรมระดับโลกของเรา เราได้นำผู้ผลิตแบตเตอรี่และอุปกรณ์และซัพพลายเออร์วัสดุมาร่วมกับผู้เชี่ยวชาญด้านการเชื่อมต่อของเราเพื่อค้นหาวิธีการทาที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแต่ละกรณี
ให้ความสำคัญกับระยะเผื่อ
เมื่อทาวัสดุ จะต้องพิจารณาถึงระยะเผื่อในความพอดีระหว่างช่องใส่แบตเตอรี่และโมดูลเซลล์ด้วย แนวของระยะเผื่อตามลำดับของส่วนประกอบจะส่งผลให้เกิดช่องว่าง 0.5 ถึง 3 มม.
หากทาวัสดุน้อยเกินไป อาจส่งผลให้อุดช่องว่างนี้ได้ไม่พียงพอและเกิดฟองอากาศ ซึ่งจะส่งผลเชิงลบต่อคุณภาพของการจัดการการระบายความร้อน
โดยปกติแล้วผู้ผลิตมักจะทาวัสดุมากเกินไปเพื่อให้มั่นใจว่ามีการอุดช่องว่างนี้ได้อย่างเพียงพอแม้ที่ระยะเผื่อสูงสุดซึ่งนำไปสู่การสิ้นเปลืองวัสดุ น้ำหนักแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น และต้นทุนที่เพิ่มขึ้น การบีบวัสดุออกเมื่อขันประกอบโมดูลเข้าด้วยกันแล้วอาจส่งผลให้เกิดข้อบกพร่องทางเทคนิคได้ เป้าหมายคือการทาวัสดุได้อย่างแม่นยำในปริมาณที่น้อยที่สุด
วัด คำนวณ ปรับการทาวัสดุ
Atlas Copco has developed a special solution for optimized application of the thermal paste. Here, 3D sensors measure the underside of the battery module (left) as well as the surface of the battery compartment (right). By matching the scan data, the gap tolerances can be calculated precisely.
Atlas Copco ใช้ระบบการประมวลผลภาพอุตสาหกรรมแบบต้นทางร่วมกับอัลกอริธึมอัจฉริยะ ซึ่งช่วยให้ระบบการวัดสามารถทาวัสดุอินเตอร์เฟซระบายความร้อนได้อย่างแม่นยำ Smart.Adjust จะคำนวณและควบคุมปริมาณวัสดุได้อย่างเหมาะสม
ในขั้นตอนแรก เซนเซอร์ 3D จะวัดด้านล่างของโมดูลแบตเตอรี่และพื้นผิวของช่องใส่แบตเตอรี่ ข้อมูลการสแกนจะถูกรวมเข้ากับซอฟต์แวร์ ซึ่งจะช่วยให้สามารถคำนวณระยะเผื่อและปริมาตรของแนวได้อย่างแม่นยำ อัลกอริธึมอัจฉริยะจะกำหนดปริมาณวัสดุที่ต้องใช้ด้วยข้อมูลการสแกนและส่งข้อมูลไปยังการควบคุมแนวของระบบการทาโดยตรง ซึ่งจะปรับพารามิเตอร์ให้สอดคล้องกับแต่ละแนวของการทาและใช้ปริมาณวัสดุได้เหมาะสมที่สุด สามารถปรับปริมาณวัสดุได้โดยตรงอย่างแม่นยำผ่านระบบการวัด
The intelligent algorithm determines the required material volume from the scan data and sends the information directly to the line control of the application system, which applies the material in an optimized manner. In this test setup, the gap tolerances were simulated by recesses in the battery base for clarity.
การประหยัดต้นทุนและรักษาน้ำหนักที่สามารถวัดได้
Smart.Adjust ปรับปรุงคุณภาพและความน่าเชื่อถือของการจัดการความร้อนได้อย่างมาก
เมื่อมีการอุดช่องว่างด้วยวัสดุนำความร้อนในปริมาณที่เหมาะสม จะทำให้มั่นใจได้ว่ามีการจัดการการะบายความร้อนได้อย่างเพียงพอ ช่วยหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องทางเทคนิค ลดการสิ้นเปลืองวัสดุ และสามารถใช้งานแบตเตอรี่ได้อย่างสมบูรณ์ และยังสามารถหลีกเลี่ยงการแก้ไขงานได้อีกด้วย ตามหลักการทำงาน"ถูกต้องตั้งแต่ครั้งแรก"
การทดสอบอย่างละเอียดแสดงให้เห็นว่า Smart.Adjust สามารถช่วยลดน้ำหนักวัสดุบริสุทธิได้ถึง 2 กิโลกรัมต่อแบตเตอรี่ ขึ้นอยู่กับวัสดุ สามารถประหยัดต้นทุนวัสดุได้ถึง 20% เกี่ยวกับจำนวนวัสดุทั้งหมดที่ใช้ในแบตเตอรี่ ซึ่งไม่เพียงแต่จะลดการปล่อยก๊าซ CO2 ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการใช้งานเท่านั้น แต่ยังหมายถึงทำให้รถยนต์ไฟฟ้าขับได้ระยะทางมากขึ้นด้วยเนื่องจากน้ำหนักแบตเตอรี่ลดลง
ความท้าทายในการจ่ายวัสดุ
เพื่อปรับปรุงการจัดการการระบายความร้อน ควรให้ความสนใจกับการจ่ายวัสดุเพิ่มเติมจากการทา ความท้าทายเกิดขึ้นเนื่องจากคุณสมบัติเฉพาะตัวของวัสดุในการจัดการการระบายความร้อน ความหนาแน่นสูงมักจะทำให้เติมวัสดุในถังได้เพียงครึ่งหนึ่งเท่านั้น ทำให้จำเป็นต้องเปลี่ยนถังบ่อยครั้ง ต้องมีการระบายและไล่วัสดุด้วยตนเองหลังจากการเปลี่ยนถังแต่ละครั้ง ส่งผลให้สูญเสียวัสดุ 1.5 ถึง 6 ลิตรเนื่องจากเป็นของเสียที่เกิดจากการปั๊ม นอกจากนี้ปั๊มแบบทั่วไปยังมีปัญหาในการดูดวัสดุได้ไม่หมด จึงมีวัสดุเหลือทิ้งไปมากถึง 6 ลิตรในถังขนาด 200 ลิตร
กระบวนการที่ซับซ้อนนี้ต้องใช้เวลา สิ้นเปลืองซิลิโคนระบายความร้อนที่มีราคาแพง และต้องกำจัดเศษวัสดุที่ตกค้างซึ่งมีต้นทุน การตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณภาพตลอดกระบวนการจ่ายมีความสม่ำเสมอเป็นเรื่องที่ท้าทายด้วยเช่นกันเนื่องจากการปฏิบัติงานแบบแมนนวล
The SCA ENSO Plus.Supply offers three different base plate versions for optimal logistic and easy handling of barrel change.
เทคโนโลยีสุญญากาศช่วยให้ประหยัดวัสดุ
Atlas Copco ได้คิดค้นปั๊มวัสดุรุ่นใหม่ที่เรียกว่า Plus.Supply เพื่อตอบโจทย์ความท้าทายเหล่านี้ ด้วยการเปลี่ยนถังแบบกึ่งอัตโนมัติ แผ่น Flat Follower Plate ที่ออกแบบใหม่และเทคโนโลยีสุญญากาศ SCA ENSO Plus.Supply คือ “ฮีโร่ในการลดการปล่อยคาร์บอน” ของเรา โดยมีการใช้วัสดุได้ 99,4% ต่อถัง ปั๊มสุญญากาศจะปั๊มอากาศที่ค้างอยู่ระหว่างแผ่น Flat Follower Plate และวัสดุออกโดยอัตโนมัติ ช่วยให้การเปลี่ยนถังเป็นแบบกึ่งอัตโนมัติ กระบวนการแบบแมนนวล เช่น การระบายและการล้างถูกขจัดออกไป ซึ่งช่วยลดความซับซ้อนของการเปลี่ยนถังและปริมาณการฝึกอบรมที่จำเป็นในการหลีกเลี่ยงไม่ให้เกิดฟองอากาศในวัสดุที่อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการทาและเพิ่มความปลอดภัยให้กับผู้ปฏิบัติงาน เรามีแผ่นฐานที่แตกต่างกันสามแบบสำหรับ Plus.Supply ตอบสนองความต้องการด้านโลจิสติกส์ของผู้ผลิตเกือบทุกราย
*per system per year. Our Plus.Supply with vacuum pump and Flat Follower Plate can increase the material efficiency up to 99,4 %
เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโซลูชั่นของเราในวิดีโอ
บทสรุป: การใช้วัสดุอย่างมีประสิทธิภาพเป็นเครื่องมือในการผลิตแบตเตอรี่ที่ยั่งยืนยิ่งขึ้น
ประโยชน์ที่วัดได้เกิดขึ้นจากระบบการทาที่เป็นนวัตกรรมที่คำนึงถึงระยะเผื่อของส่วนประกอบและทาวัสดุได้อย่างเหมาะสมที่สุด บทบาทของการจ่ายวัสดุมักถูกประเมินต่ำเกินไปในการจัดการการระบายความร้อน แนวคิดการจ่ายวัสดุที่เป็นนวัตกรรมใหม่ช่วยให้ประหยัดวัสดุได้มากและปรับปรุงกระบวนการในระหว่างการเปลี่ยนถัง และยังช่วยลดการปล่อยก๊าซ CO2 ในกระบวนการประกอบแบตเตอรี่ EV ได้อย่างมาก
สิ่งสำคัญที่ได้รับ
- การจัดการการระบายความร้อนช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าสมัยใหม่และยังช่วยเพิ่มระยะทางที่วิ่งได้อีกด้วย
- การประหยัดที่เป็นไปได้สำหรับผู้ผลิตแบตเตอรี่ EV นั้นมีมากมายทั้งในด้านวัสดุ น้ำหนัก และต้นทุน
- ประโยชน์ที่วัดได้เกิดจากการใช้วัสดุอย่างเหมาะสมที่สุด
