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Jun 21, 2024

Guarda... non toccare: ispezione CT delle batterie dei veicoli elettrici

Domande e risposte, 18 febbraio 2022 La tecnologia avanzata a raggi X e TC, con radici nel settore sanitario, viene ora utilizzata per un'ispezione più rapida, accurata e non distruttiva delle batterie dei veicoli elettrici. Dottor Tobias Neubrand,

Domande e risposte

18 febbraio 2022

La tecnologia avanzata a raggi X e TC, con radici nel settore sanitario, viene ora utilizzata per un'ispezione più rapida, accurata e non distruttiva delle batterie dei veicoli elettrici.

Dott. Tobias Neubrand, Direttore tecnico per l'ispezione elettronica presso Waygate Technologies, azienda di Baker Hughes e leader mondiale nelle soluzioni di ispezione industriale, spiega come i sistemi avanzati di radiografia industriale e tomografia computerizzata (CT) stanno rivoluzionando l'ispezione non distruttiva delle batterie e perché è un'esigenza fondamentale per le odierne attività settore manifatturiero in rapida crescita dei veicoli elettrici (EV) e della mobilità elettrica e per i venditori di veicoli elettrici usati di domani.

Dal punto di vista della ricerca e sviluppo, la tecnologia utilizzata nelle celle agli ioni di litio è matura e più o meno alla fine del suo sviluppo. Il prossimo ostacolo per i produttori è ottenere una produzione di massa affidabile e di alta qualità di queste celle per ridurre i costi. In laboratorio funziona tutto bene, ma quando lo si porta alla produzione di massa ci sono diversi problemi. Ad esempio, è probabile che lavorino con sostanze chimiche di diversi fornitori, il che può portare a guasti durante la produzione di massa automatizzata delle celle.

Non esiste uno standard comune tra tutti i fornitori e un grosso problema di costi sono gli scarti, quando le celle si guastano a un certo punto del test e vengono tolte dalla linea. I sistemi a raggi X 2D sono già in produzione e potrebbero testare, ad esempio, il 20% delle cellule come cellule difettose. Possiamo utilizzare la tecnologia TC 3D per controllare più in dettaglio e valutare la cellula in modo più accurato. Ciò può essere fatto rapidamente, riducendo i falsi test di fallimento e riducendo gli scarti.

Gli scarti non sono rifiuti: sono la materia prima del futuro. Entra direttamente nel processo di riciclaggio. Perdi un paio di punti percentuali ed è una buona fonte da utilizzare per nuove celle. Ma se la pensi come una linea di cottura, capisci il problema. Se su 10 biscotti che produci due si rompono e non ne hai abbastanza buoni per riempire la tua scatola. Questo è ciò che questi produttori si trovano ad affrontare. Ogni cella che risulta difettosa riduce l'efficienza e aumenta i costi.

A trainarlo è il mercato dei veicoli elettrici: tutti vogliono un’auto più potente con una maggiore autonomia e le case automobilistiche stanno convertendo l’intero portafoglio dei veicoli elettrici. Ciò sta determinando una grande varietà nelle celle delle batterie che vengono prodotte. Quando si aggiunge questa varietà a un settore emergente della produzione di massa che sta ancora raccogliendo dati su dove si trovano i problemi, l’apprendimento è continuo. In futuro, questi produttori avranno un controllo statistico dei processi, ma per il momento si tratta di una novità assoluta e i processi vengono perfezionati e stanno creando data lake in modo da poter tornare indietro e verificare dove si sono verificati i problemi. Ogni volta che cambi qualcosa, ricominci da capo la tua curva di apprendimento.

Scopri di avere una chimica leggermente migliore che forse ti dà un vantaggio rispetto al tuo concorrente, quindi lo fai di nuovo. Successivamente, vuoi una batteria per un'auto sportiva e ora deve avere dimensioni diverse. Questa è una sorta di circolo vizioso in cui si trova l’industria in questo momento.

Pensate alla struttura delle vostre piccole batterie per elettrodomestici; è lo stesso per una grande batteria per auto. Una volta costruito, è sigillato e non puoi più guardarci dentro: è come una scatola nera. Puoi testare la corrente, ma non conosci la vera integrità della sua struttura al suo interno. I produttori di automobili utilizzano la tecnologia di ispezione per controllare le batterie che acquistano dai produttori di batterie. Se c'è un problema, vogliono poter sapere con certezza dove risiede la colpa: è colpa loro o del produttore della batteria?

Molta attenzione alla sicurezza delle batterie agli ioni di litio è nata nel 2016, quando il dispositivo mobile Samsung Note 7 stava prendendo fuoco e all'improvviso non si poteva più salire su un aereo con un Note 7. L'ispezione CT è stata importante nell'analisi dei guasti in questo caso – ha dimostrato che la causa principale era la geometria degli elettrodi impaccati. Gli elettrodi sono stati messi in un rotolo di gelatina in una custodia del telefono molto piccola e in certi punti gli angoli sono diventati troppo acuti e gli elettrodi si sono rotti. Una volta danneggiati fisicamente, potevano andare in cortocircuito nella cella e si verificavano incendi.