Alors que le marché des véhicules électriques se développe, les concepteurs et fabricants de batteries recherchent des solutions alternatives à certains problèmes de conception et de développement courants mais pressants.
Le marché des véhicules électriques continue de croître, avec des OEM et des fabricants de batteries qui devraient investir 860 milliards de dollars dans la transition vers les véhicules électriques (VE) d’ici 2030, selon Atlas Public Policy. Environ un quart de cet investissement sera réalisé aux États-Unis.
Ce niveau d’investissement augmente les enjeux pour tous ceux qui participent à la conception et à la production de batteries de VE. Pour suivre le rythme, les ingénieurs choisissent des bandes adhésives sensibles à la pression (PSA) comme une meilleure option que d’autres méthodes de liaison pour résoudre des problèmes clés dans le développement des batteries de VE. Les bandes PSA deviennent un choix de plus en plus populaire pour faire face à cinq défis critiques auxquels sont confrontés les fabricants de modules de batteries.
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1. Protection des pièces de batterie
Les cellules de la batterie peuvent gonfler lors de la charge et de la décharge, donc les fabricants utilisent des mousses de compression doublées de bandes PSA entre les cellules. Ces bandes PSA, conçues avec des propriétés retardatrices de flamme, aident à protéger des composants clés, notamment :
- Barres omnibus. Les bandes PSA protègent ces circuits flexibles imprimés en fournissant une isolation électrique et une résistance au feu—améliorant la sécurité et réduisant les coûts.
- Matériaux d’interface thermique. Les matériaux d’interface thermique facilitent le transfert de chaleur entre les composants des assemblages de batteries de VE. Les bandes PSA soutiennent le refroidissement des cellules et modules de batterie pour garantir un transfert de chaleur efficace tout en maintenant une température optimale. Les bandes PSA fixent les matériaux d’interface thermique aux composants tels que les dissipateurs thermiques et les plaques de refroidissement.
- Jointures et joints d’étanchéité. Les bandes PSA à transfert et à double face fixent divers matériaux de joints, y compris des mousses et des fibres, pour empêcher l’intrusion d’eau et les bruits indésirables, les vibrations et les nuisances sonores. Elles protègent également les enveloppes des batteries contre le contact avec le châssis. Appliquées sur des joints et des joints d’étanchéité, les bandes PSA renforcent la durabilité des modules de batteries, protégeant contre l’infiltration et réduisant les vibrations, les grincements et le bruit. Les bandes à double face offrent une autre option pour ajouter une stabilité dimensionnelle aux joints et éviter qu’ils ne s’étirent lors de l’application.
2. Prévention du run-away thermique
Le run-away thermique peut se produire lorsque, à certaines températures et tensions, les électrolytes liquides dans les batteries au lithium-ion deviennent volatils et déclenchent un incendie. Les incidents ont été rares, mais des mesures préventives sont essentielles pour protéger les consommateurs.
Les bandes PSA sont couramment utilisées avec des conceptions de cellules cylindriques et de poche en raison de leur capacité à :
- Offrir des propriétés retardatrices de flamme lorsqu’elles sont utilisées pour le collage entre cellules ou comme rembourrage de compression.
- Fournir une liaison sécurisée sans introduire de matériaux pouvant alimenter un incendie déjà en cours dans la batterie.
- Soutenir diverses solutions de collage pour attacher de la mica, des fibres céramiques, des aérogels et d’autres matériaux qui répondent aux exigences des fabricants pour prévenir les événements de run-away thermique dans les modules de batteries.
Des bandes PSA de haute performance, disponibles en formulations à base d’acrylique, de silicone et de caoutchouc, sont couramment utilisées pour coller ces surfaces, car elles répondent aux normes UL 94 V-0.
Pour les applications de run-away thermique qui utilisent des matériaux fibrous retardateurs de flamme, les bandes PSA peuvent être combinées avec du ruban polyester conforme à UL 94 V-0 (simple et double face). Les bandes PSA évitent l’encrassement en encapsulant le matériau fibrous.
3. Réduction de l’inflammabilité
Les bandes et adhésifs retardateurs de flamme peuvent être utilisés pour le collage entre cellules ou comme rembourrage de compression sans introduire de matériaux pouvant alimenter un incendie déjà déclenché. Les adhésifs à base d’acrylique, de silicone et de caoutchouc mentionnés ci-dessus peuvent répondre aux préoccupations concernant l’inflammabilité tout en aidant à prévenir le run-away thermique. Ils sont couramment utilisés avec du ruban polyester simple ou double face. Une nouvelle gamme d’adhésifs et de matériaux films retardateurs de flamme est également disponible, pouvant réduire l’inflammabilité dans plusieurs applications de batteries de VE tout en soutenant la protection contre le run-away thermique.
4. Amélioration de la résistance diélectrique
Les bandes PSA offrent un moyen rapide et efficace d’améliorer la résistance diélectrique dans les modules de batteries de VE lorsqu’elles sont utilisées pour le collage entre cellules, le rembourrage de compression et les applications d’emballage de cellules. Il existe des bandes conformables à simple face qui offrent des propriétés d’étirement supérieures pour améliorer le collage aux surfaces surélevées et contournées. Cette construction limite les arcs électriques grâce à la capacité de la bande à maintenir son épaisseur et à s’adapter aux coins vifs sans se fendre.
5. Optimisation de l’assemblage et de la conception
Les bandes PSA offrent une méthode rapide et fiable pour garantir l’intégrité structurelle au sein des modules de batteries de VE. Voici les principaux avantages qu’elles offrent :
- Facilité d’application. Étant donné que les bandes PSA utilisent des adhésifs non réactifs appliqués sous pression, elles sont rapides et faciles à adhérer. De plus, comparées aux adhésifs liquides, elles peuvent être appliquées sans buses de mélange et autres équipements.
- Légèreté. Le poids des véhicules est un enjeu critique pour la production de VE, et les bandes PSA sont généralement plus légères que les attaches mécaniques. Les bandes PSA offrent également un profil mince et une liaison continue sur une grande surface.
- Pas de temps de durcissement. Les bandes PSA fournissent une résistance immédiate, ce qui aide à rationaliser l’assemblage.
- Profil mince. Lorsqu’elles sont utilisées pour l’isolation électrique, les bandes PSA peuvent atteindre la même résistance diélectrique à une épaisseur moitié moindre que celle des revêtements liquides. C’est un avantage important en termes d’économie d’espace.
À l’avenir
Les fabricants de batteries de VE ont le choix parmi diverses constructions de bandes PSA, proposant une variété de formulations d’adhésifs pour répondre à leurs défis d’ingénierie, de conception et de fabrication. Tout comme les batteries elles-mêmes, les bandes PSA continuent d’évoluer alors que les fournisseurs de bandes collaborent avec des OEM, des fabricants de niveaux, de matériaux fonctionnels, et des transformateurs pour mieux comprendre les exigences et les opportunités émergentes.