Lim för EV-batterimoduler: Allt du behöver veta

Av Catherine Veilleux den 23 January 2024 Batterier och elfordon

Huvudbild med tillstånd av Parker

Vid tillverkning av EV-batterier används lim allt oftare för att fästa komponenter. De ersätter mekaniska fästelement samt olika fogningstekniker. Till skillnad från skruvar, bultar och svetsning ger strukturella lim en rad fördelar utöver själva fästningen.

Listan över fördelar är imponerande:

Strukturella lim minskar elbilens vikt och förbättrar därmed dess räckvidd.
De är lättare att automatisera än alternativ.
De kan användas för tätning, värmeöverföring och strukturell integritet.
De kan foga samman olika material.
De erbjuder större designflexibilitet.

I den här artikeln undersöker vi den viktiga roll som lim spelar vid tillverkningen av batterier till elfordon.

Innehållsförteckning

Limapplikationer i batterimoduler
Var lim används i batterimoduler
Typer av limkemier
Ytbehandling för att förbättra bindningsstyrkan

Limtillämpningar i batterimoduler

Värmeledande lim

Värmeledande lim används både för att foga samman batterikomponenter och för att leda bort värme från värmealstrande komponenter. De ingår i en lösning för batteriets värmehantering för att reglera batteriets temperatur och därmed förbättra dess räckvidd, prestanda, livslängd och säkerhet.

Termiska lim bidrar till värmeavledning och termisk prestanda genom att skapa effektiva termiska förbindelser mellan komponenterna. De säkerställer jämn kontakt och optimal värmeöverföring.

Den värme som avleds med hjälp av limmet härrör från elektrisk resistans i batteriets elektroder, elektrolyt, strömavledare, samlingsskenor och olika sammankopplingar. Därför används termiska lim på flera ställen i batterimoduler, till exempel mellan enskilda celler eller mellan celler och kylplattor.

Strukturella lim

Strukturella lim används i batteripaket för elfordon för att skapa bindningar som tål olika miljöförhållanden och mekaniska belastningar. Dessa lim ger skjuv- och draghållfasthet för att öka skyddet mot yttre krafter såsom stötar, vibrationer och belastningar.

Med strukturella lim blir batterikomponenterna starkare tillsammans. Ett sådant exempel är det strukturella batteripaketet, där batterierna blir en del av den bärande strukturen.

Valet av strukturellt lim beror på var det används. Olika lim ger olika nivåer av styrka och flexibilitet. Materialets kompatibilitet med limmet är också en viktig faktor.

Packningar och tätning

EV-batterier måste tätas ordentligt för att tåla olika miljöfaktorer. Fukt är till exempel en vanlig orsak till fel i EV-batterier.

Lim spelar en viktig roll vid tätning av olika batterikomponenter. Mekaniska fästelement (packningar) används tillsammans med flytande tätningsmedel för att skapa hermetiska tätningar mellan batterikomponenterna, vilket skyddar mot fukt, föroreningar och andra faktorer. De förhindrar att vatten, damm och korrosiva ämnen skadar batterimodulens interna komponenter.

Var lim används i batterimoduler

Lim används på flera ställen i batterimoduler för att hjälpa till att avleda värme, isolera elektriska komponenter, täta mot miljöskador och skapa starka strukturella bindningar.

Här är vanliga exempel på var de används:

Cellhöljen: Lim mellan battericeller hjälper till att upprätthålla en god termisk kontakt mellan enskilda celler, vilket gör att värmen som genereras under drift kan spridas jämnt. De kan också ge en stark och hållbar bindning för att fördela belastningen jämnt och förbättra fordonets strukturella integritet.
Kylplattor: Lim mellan batterimoduler och kylplattor underlättar värmeöverföringen för att avleda värme. Nyare cell-till-paket-konstruktioner fäster enskilda celler direkt på kylplattan.
Kapslingar och höljen: Lim bidrar till kapslingarnas och höljens robusthet genom att ge säkra bindningar som tål mekaniska påfrestningar och miljöförhållanden.
Små komponenter: Lim används för att fästa små komponenter såsom värmespridare, värmeledande kuddar och sensorer. Beroende på vilka komponenter som fästs kan lim ge olika fördelar, såsom bättre värmeledningsförmåga eller isolering.

Typer av limkemi

Batterilim finns i olika former, såsom vätskor, pastor, geler, tejp och kuddar. De olika typerna av lim erbjuder olika fördelar:

Akrylbaserade lim är kända för sin förmåga att binda ett brett spektrum av råmetaller, kompositer och termoplaster. De finns i olika viskositeter, är lätta att applicera och har egenskaper som gör att de inte rinner. En hållbar bindning kan uppnås ganska snabbt, ibland på under 5 minuter om det behövs. Dessa egenskaper möjliggör snabba cykeltider, till exempel vid cellbindning.
Epoxibaserade lim är kända för sin styrka och goda kemiska beständighet. De används när strukturella limningar krävs tillsammans med termisk prestanda. De förbättrar den strukturella integriteten hos komponenterna i batterimodulen.
Uretanbaserade lim är kända för sin hållbarhet, elasticitet och låga lukt jämfört med andra kemikalier. De används i applikationer där höga dynamiska belastningar krävs för slagtålighet. De erbjuder värmeledningsförmåga och är optimala för tillverkning av batteripaket.
Silikonbaserade lim är kända för sin elasticitet och erbjuder ett alternativ till mer styva limmaterial. De klarar termisk expansion och är särskilt användbara för tätning och isolering mot miljöfaktorer.

Du kan läsa mer om olika typer av lim här.

Ytförberedelse för att förbättra limstyrkan

Lim kräver noggrann ytförberedelse för att säkerställa en högkvalitativ, stark bindning. Laserytförberedelse är den bästa lösningen för att förbereda ytor för limning.

Laser erbjuder följande fördelar:

Förbättrar bindningsstyrkan genom att (1) avlägsna alla föroreningar, (2) skapa en optimal ytstruktur och (3) modifiera ytans kemiska sammansättning.
Uppfyller de snabba kraven i produktionslinjerna för elbilbatterier.
Erbjuder hög repeterbarhet.
Minimerar antalet olika lim.
Anpassa dig till miljömålen.

Få det bästa av två världar

Lim med hög hållfasthet har vanligtvis lägre flexibilitet. Genom att förbättra limningsstyrkan med laserytbehandling blir det möjligt att använda lim med låg hållfasthet och hög flexibilitet.

För tillverkare av batterimoduler erbjuder detta möjligheten att få det bästa av två världar: hållfasthet och flexibilitet. Laserax har erfarenhet av att förbereda olika batterikomponenter för limning. Exempel på detta är höljen, celler och kylplattor.

Om du behöver hjälp med att optimera din limningsprocess, kontakta oss idag. Vi kan hjälpa dig att uppnå den perfekta balansen mellan den hållfasthet som krävs för strukturell integritet och den flexibilitet som behövs för att motstå dynamiska påfrestningar.

Prata med en expert

Catherine Veilleux

Catherine har en kandidatexamen i teknisk fysik och en masterexamen i fysik. Hon genomförde sitt examensarbete i samarbete med Laserax för att utveckla industriella lösningar för lasertexturering av metalliska ytor. Hon är nu chef för applikationslabbet på Laserax, där hon leder teamet som testar och optimerar laserprocesser för kunder.