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Adhésifs pour modules de batteries de voitures électriques : tout ce que vous devez savoir

authorIcon By Catherine Veilleux on janvier 23, 2024 topicIcon Batteries & EVs

Image d’en-tête avec l’aimable autorisation de Parker

Dans le secteur de la fabrication de batteries de voitures électriques, les adhésifs sont de plus en plus souvent utilisés pour coller les composants. Ils remplacent progressivement les fixations mécaniques ainsi que d’autres technologies de jointage. Contrairement aux vis, aux boulons et aux soudures, les adhésifs structuraux offrent un vaste éventail d’avantages en plus de la liaison.

La liste est impressionnante :

  • Les adhésifs structuraux réduisent le poids des voitures électriques et améliorent ainsi leur autonomie.
  • Leur application est plus facile à automatiser que les autres solutions.
  • Ils peuvent être utilisés pour le scellage, le transfert thermique et le renforcement de l’intégrité structurale.
  • Ils peuvent coller des matériaux dissemblables.
  • Ils offrent une plus grande souplesse de conception.

Dans cet article, nous explorons le rôle important des adhésifs dans la fabrication des batteries de voitures électriques.

Table des matières

Utilisations des adhésifs dans les modules de batteries

Adhésifs thermoconducteurs

Les adhésifs thermoconducteurs sont utilisés pour joindre des composants de batterie et conduire la chaleur à l’écart de ceux qui génèrent de la chaleur. Ils font partie de la solution de gestion thermique de la batterie et permettent de contrôler la température de cette dernière et, en fin de compte, d’améliorer son autonomie, ses performances, sa longévité et sa sécurité.

Les adhésifs thermoconducteurs contribuent à la dissipation et à la performance thermiques en créant des connexions thermiques efficaces entre les composants. Ils garantissent un contact uniforme et un transfert de chaleur optimal.

La chaleur extraite par les adhésifs est générée par la résistance électrique de différents éléments de la batterie : électrodes, électrolytes, collecteurs de courant, busbars et diverses interconnexions. C’est pourquoi les adhésifs thermoconducteurs sont utilisés à plusieurs endroits des modules de batteries, par exemple entre les cellules individuelles ou entre les cellules et les plaques de refroidissement.

Adhésifs structuraux

Les adhésifs structuraux sont utilisés dans les blocs-batteries de voitures électriques pour former des liaisons capables de supporter diverses conditions environnementales et charges mécaniques. Grâce à leur résistance au cisaillement et à la tension, ces adhésifs renforcent la protection contre les forces externes comme les impacts, les vibrations et les charges.

Les adhésifs structuraux permettent de relier solidement les composants de la batterie. Par exemple, avec un bloc-batterie structurel, les batteries font partie intégrante de la structure porteuse.

Avant de choisir un adhésif structural, vous devez prendre en compte l’endroit où il sera utilisé. Différents adhésifs offrent différents niveaux de résistance et de flexibilité. La compatibilité du matériau avec l’adhésif constitue un autre facteur important.

Application de joint et scellage

Les batteries de voitures électriques doivent être scellées hermétiquement pour pouvoir résister à différents facteurs environnementaux. L’humidité, par exemple, est une cause de défaillance courante dans ce type de batterie.

Les adhésifs jouent un rôle essentiel dans le scellage de divers composants de batteries. Des fixations mécaniques (joints d’étanchéité) sont utilisées avec des produits d’étanchéité liquides en vue de créer des joints étanches entre les composants des batteries et d’assurer la protection contre l’humidité, les contaminants et d’autres facteurs. Ils empêchent l’eau, la poussière et les éléments corrosifs de compromettre les composants internes du module de batterie.

Composants de modules de batteries utilisant des adhésifs

Les adhésifs sont utilisés à plusieurs endroits dans les modules de batteries pour faciliter la dissipation de la chaleur, l’isolation des composants électriques, la protection contre les dommages environnementaux et la création de liaisons structurales solides.

Voici quelques exemples courants de composants où ils sont utilisés :

  • Boîtiers de cellules : les adhésifs appliqués entre les cellules d’une batterie aident à maintenir un bon contact thermique entre les cellules individuelles, ce qui permet à la chaleur générée pendant le fonctionnement de se propager de manière uniforme. En outre, ils créent une liaison robuste et durable permettant de distribuer uniformément les contraintes imposées par la charge et améliorent l’intégrité structurale du véhicule.
  • Plaques de refroidissement : les adhésifs appliqués entre les modules de batteries et les plaques de refroidissement facilitent le transfert de chaleur en vue de la dissipation thermique. Dans les nouvelles conceptions « cell-to-pack » (de la cellule au bloc), les cellules individuelles sont collées directement à la plaque de refroidissement.
  • Enceintes et boîtiers : les adhésifs contribuent à la robustesse des enceintes et des boîtiers, car ils créent des liaisons solides capables de résister aux contraintes mécaniques et aux conditions environnementales.
  • Petits composants : les adhésifs sont utilisés pour attacher de petits composants tels que des dissipateurs thermiques, des pads thermiques et des capteurs. Selon le type de composant à fixer, les adhésifs peuvent offrir divers avantages, comme l’amélioration de la conductivité ou de l’isolation thermiques.

Types de compositions chimiques des adhésifs

Les adhésifs pour batteries sont disponibles en différents formats : liquides, pâtes, gels, rubans, tampons, etc. Chaque type d’adhésif offre différents avantages :

  • Les adhésifs à base d’acrylique sont réputés pour leur capacité à lier un large éventail de composites, thermoplastiques et métaux bruts. Disponibles en divers niveaux de viscosité, ils sont faciles à appliquer et ne créent pas de coulures. Ils sont capables de créer une liaison durable en très peu de temps, parfois même en moins de cinq minutes. Ces caractéristiques permettent des durées de cycle courtes, ce qui est nécessaire dans le collage de cellules, par exemple.
  • Les adhésifs à base d’époxy sont réputés pour leur résistance et leur bonne résistance aux agents chimiques. Ils sont utilisés dans les applications nécessitant des liaisons de qualité structurale et de bonnes performances thermiques. Ils améliorent l’intégrité structurale des composants du module de batterie.
  • Les adhésifs à base d’uréthane sont réputés pour leur durabilité, leur élasticité et leur faible odeur par rapport à d’autres compositions chimiques. Ils sont utilisés dans les applications nécessitant de fortes charges dynamiques pour la résistance aux impacts. Thermoconducteurs, ils sont idéaux dans la fabrication de blocs-batteries.
  • Les adhésifs à base de silicone sont réputés pour leur élasticité et permettent ainsi de remplacer des matériaux de collage plus rigides. Ils peuvent supporter la dilatation thermique et sont particulièrement utiles pour le scellage et l’isolation contre les facteurs environnementaux.

Pour en savoir plus sur les types d’adhésifs, consultez cet article.

Préparation des surfaces pour améliorer la résistance d’adhésion

 

Pour que les adhésifs puissent former une liaison solide de bonne qualité, la surface doit être soigneusement préparée. Et en matière de collage par adhésif, la préparation de surface au laser constitue la solution idéale.

Les lasers offrent les avantages suivants :

  • Ils améliorent la résistance d’adhésion (1) en éliminant tous les contaminants, (2) en créant une texture de surface optimale, et (3) en modifiant la composition chimique de la surface.
  • Ils répondent aux exigences de rapidité des chaînes de production de batteries de voitures électriques.
  • Ils permettent d’obtenir des résultats très reproductibles.
  • Ils réduisent la nécessité d’utiliser plusieurs types d’adhésifs.
  • Ils contribuent aux objectifs écologiques.

Profitez du meilleur des deux mondes

En règle générale, les adhésifs plus résistants sont également moins flexibles. En améliorant la résistance d’adhésion au moyen de la préparation de surface au laser, vous pouvez utiliser des adhésifs de plus faible résistance et de plus grande flexibilité.

Pour les fabricants de modules de batteries, cela leur donne la possibilité de profiter du meilleur des deux mondes : résistance et flexibilité. Laserax a de l’expérience dans la préparation au collage par adhésif de divers composants de batteries, comme des boîtiers, des cellules et des plaques de refroidissement.

Si vous avez besoin d’aide pour optimiser votre processus de collage par adhésif, n’hésitez pas à nous contacter. Nous pouvons vous aider à atteindre l’équilibre parfait entre la résistance requise pour l’intégrité structurale et la flexibilité nécessaire pour la résistance aux contraintes dynamiques.

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Catherine Veilleux

Catherine holds a bachelor’s degree in Engineering Physics and a master's degree in Physics. She completed her master’s in partnership with Laserax to develop industrial solutions for the laser texturing of metallic surfaces. She is now the Applications Lab Supervisor at Laserax, where she oversees the team that tests and optimizes laser processes for clients.