Gestión de calidad de las baterías en la producción
Garantizar un rendimiento superior a largo plazo
Las baterías son la clave de la autonomía, el rendimiento y la longevidad de los vehículos de nueva energía (VNE). Estos factores son decisivos para los propietarios y fabricantes de VNE, ya que la seguridad, la eficiencia y el costo también son fundamentales para el éxito.
Unas baterías fiables y duraderas requieren materiales de primera calidad y técnicas de producción precisas. Las celdas, los módulos y las bandejas también deben cumplir tolerancias muy estrictas durante el ensamblaje final.
Con microscopía industrial, tomografía computarizada (CT), máquinas de medición por coordenadas (CMM) y sistemas ópticos de medición 3D, el catálogo de productos de ZEISS utiliza soluciones de software para capturar los datos de calidad necesarios para garantizar la seguridad y el rendimiento de las baterías de los vehículos eléctricos.
Cobertura completa de las aplicaciones de las baterías
En el sector de los VNE, las baterías están en el centro de una amplia gama de aplicaciones de gestión de calidad. Abarcan todo el proceso de producción de baterías, desde el desarrollo inicial hasta el ensamblaje final. Analizar los materiales de la batería, inspeccionar los electrodos de la batería, realizar la inspección final de las celdas y módulos fabricados, comprobar la bandeja de la batería...puede hacerlo todo con el catálogo de productos de ZEISS. Haga clic en los enlaces siguientes para explorar nuestras soluciones de gestión de calidad específicas para aplicaciones de baterías de VNE.
Materiales de las baterías
Desarrollo de materiales y estructuras
Las materias primas tienen un impacto significativo en el rendimiento de las baterías. Entre los principales desafíos a este respecto figuran el desarrollo de nuevos materiales activos, la garantía de un suministro uniforme y constante, el mantenimiento de una presión de calandrado adecuada y la observación de los cambios microscópicos causados por el uso.
Los electrodos de las baterías cumplen un papel fundamental en la seguridad y la eficacia, por lo que el análisis de la microestructura de los materiales, la inspección y reemplazo oportuno de la cuchilla de corte y la visualización en 3D de las deformaciones son fundamentales en este sentido. También es esencial evitar la contaminación por partículas en todo el proceso mediante la limpieza técnica.
La inspección final del módulo de batería completo es un proceso especialmente difícil, ya que las celdas individuales de dichos módulos plantean una serie de riesgos de seguridad y desafíos de calidad. Se requieren ciclos de ensayo rápidos con alta resolución para los tres tipos de celdas: cilíndricas, prismáticas y en bolsa.
La bandeja de la batería aloja todas las celdas de la batería, los conectores, las unidades de control y los paquetes de baterías que contienen numerosos módulos de batería. Al estar totalmente integrada en la carrocería del vehículo, su estructura e integridad deben inspeccionarse a múltiples intervalos durante la producción para garantizar la calidad y la seguridad.
ZEISS eMobility Solutions en cada paso de la fabricación
Línea azul para el desarrollo y la producción de baterías
Estación de calidad 1: desarrollo de materiales
Desarrollo de materiales para el cátodo, el ánodo y el separador
Desafíos
La capacidad, el comportamiento de carga y la vida útil de la batería dependen de los materiales utilizados para el cátodo, el ánodo y el separador
El rendimiento de las celdas depende en gran medida de la estructura microscópica de estos materiales, así como de la composición química de las partículas y las impurezas
Sus ventajas con ZEISS
Análisis de materiales de baterías de alta resolución y alto contraste con microscopios electrónicos de barrido (SEM) de ZEISS
Análisis correlativo eficaz mediante una solución patentada de microscopía correlativa que incorpora microscopios ópticos y SEM
Prueba de ensamblaje previo para estudio de funcionalidad
Desafíos
Se necesitan soluciones analíticas y de preparación de muestras seguras y eficaces para garantizar la calidad de la estructura de celdas y permitir un alto rendimiento
El estado original de la estructura de celdas debe analizarse sin desmontar la celda
Sus ventajas con ZEISS
Preparación segura de muestras y corte transversal eficaz de grandes superficies
Análisis de alta resolución y alto contraste de materiales de baterías sensibles a los haces de electrones en el rango bajo de kV con ZEISS GeminiSEM
Análisis no destructivo de alta resolución de la estructura de celdas en 3D con el microscopio de rayos X (XRM) ZEISS Xradia
Estación de calidad 3: procesamiento de las materias primas
Inspección de calidad entrante
Desafíos
El control de entrada de mercancías garantiza la uniformidad y consistencia del material, evitando defectos que repercuten enormemente en el rendimiento y la eficacia
La visualización y comprobación de la microestructura de las materias primas, la proporción de elementos químicos de las partículas catódicas y la pureza de las partículas anódicas son fundamentales para evitar el fallo de las baterías
Sus ventajas con ZEISS
Cumpla los requisitos más exigentes en imágenes subnanométricas, análisis y flexibilidad de muestras con ZEISS GeminiSEM
El completo flujo de trabajo de preparación de muestras permite obtener imágenes rápidas, claras y sin fisuras de la microestructura del material
Admite imágenes de alta resolución y alto contraste de muestras no conductoras
La inspección de partículas extrañas mayores a 5 μm es necesaria debido al alto riesgo de contaminación durante el transporte y la fabricación
Dado que el corte de electrodos puede generar rebabas, es fundamental equilibrar calidad y costos encontrando el momento ideal para el reemplazo de los álabes
Sus ventajas con ZEISS
El software de análisis de limpieza técnica de ZEISS distingue las partículas metálicas, de fibra y no metálicas para estimar el riesgo de contaminación
Los microscopios electrónicos de barrido de ZEISS indican automáticamente la composición química de cada partícula para dar con el origen de la contaminación
Detección automática de rebabas en el entorno de la fábrica e información constante a la línea de producción
Para evitar riesgos de seguridad y residuos, es esencial comprobar la alineación y la posición de los electrodos de la celda e identificar los defectos internos
Los ciclos de inspección rápidos y de alta resolución son necesarios para gestionar las altas velocidades de producción de celdas
Sus ventajas con ZEISS
Imágenes de alta resolución con soluciones de rayos X 2D y 3D de ZEISS para tratar sobrantes, electrodos dañados y calidad de la soldadura
Digitalización 3D completa rápida y eficaz de piezas complejas con el máximo detalle mediante sistemas como ZEISS METROTOM
Evaluación automatizada 100 % en línea con detección de defectos ZEISS BOSELLO
Más información sobre el control de calidad de las baterías
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Innovaciones que impulsan la transición a la movilidad eléctrica
ZEISS eMobility Solutions para baterías
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Detalles asombrosos mediante tomografía computarizada (CT) no destructiva
Escaneo de batería cilíndrica con ZEISS METROTOM 1500
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