As baterias permitem uma mobilidade sustentável e livre de emissões. Mas é hora de a fabricação de baterias também se tornar sustentável. É por isso que unimos forças com a CUSTOMCELLS®, um dos principais desenvolvedores mundiais de células personalizadas de bateria de íons de lítio, para buscar novas maneiras de otimizar a produção de baterias a partir do zero – e encontramos a solução.
Com modernas máquinas de soldagem por ultrassom e o know-how de várias décadas de ultrassom, melhoramos significativamente a segurança, a eficiência e o equilíbrio energético da produção.
"Com a Herrmann Ultraschall, encontramos um parceiro confiável na área de juntas soldadas seguras ao nosso lado. O equipamento ultrassônico da Herrmann contribui significativamente para melhorar a qualidade de nossos produtos. Na Customcells, valorizamos muito a sustentabilidade e a eficiência energética e, portanto, estamos extremamente satisfeitos com a excelente cooperação e a implementação conjunta das mais recentes tecnologias. Podemos recomendar a Hermann Ultraschall sem reservas."
Christian Zender, Diretor da Customcells Tübingen GmbH
O desafio
Processos de união, como a soldagem por ultrassom, geralmente são usados no final da produção de baterias. Isso significa que, se houver algum erro no processo, toda a célula da bateria deve ser descartada. Isso leva a altos custos de produção que podem ser evitados. No entanto, taxas de rejeição de até 20 por cento tem sido aceitas na indústria até agora.
A ambição da Herrmann Ultraschall e da CUSTOMCELLS® é desenvolver um processo de soldagem seguro que atenda às demandas sustentáveis da indústria de baterias. Isso requer um processo suave e precisamente controlável para evitar danos aos materiais sensíveis das células da bateria.
Um processo energeticamente eficiente é necessário
O status quo na produção de baterias de células tipo pouch é tudo menos sustentável: Os materiais sensíveis muitas vezes ainda são unidos usando processos de união térmica, como selagem térmica. O consumo de energia é alto - assim como o risco de danificar os materiais no processo. Mas existe uma alternativa mais segura e não poluente que já está gerando alto potencial de economia em outro setor.
O ultrassom reduz o consumo de energia
As embalagens tipo sacola são seladas com ultrassom há décadas, com enormes benefícios para as empresas: O processo eficiente economiza até 75% de energia. Isso ocorre porque o ultrassom funciona sem nenhum calor externo; há apenas calor por um curto período dentro dos materiais devido ao atrito. As ferramentas de soldagem em si permanecem frias.
A Herrmann conseguiu transferir com sucesso esse know-how de milhares de aplicações resolvidas para a soldagem de células tipo pouch.
Os dados processuais fornecem segurança
Na soldagem de plásticos, os sistemas de soldagem por ultrassom da Herrmann já atingem taxas de rejeição próximas a 0 por cento. E o elemento principal é o monitoramento do processo: Até 150 parâmetros diferentes são registrados e documentados para cada soldagem individual. Os mais importantes deles podem ser visualizados em tempo real. Isso garante resultados de soldagem reproduzíveis e minimiza rejeições.
A mesma quantidade de dados também está disponível para cada processo individual de soldagem por ultrassom de metais não ferrosos. Se forem utilizados, eles formam uma base valiosa para otimizar o processo de soldagem de células de bateria para garantir um resultado constante. Isso torna possível reduzir a taxa de rejeição muitas vezes - o que reduz custos e materiais.
O teste de campo
Juntamente com a CUSTOMCELLS®, a Herrmann transferiu para a prática a experiência adquirida em mais de 60 anos de ultrassom. Aqui, as máquinas da especialista em ultrassom são usadas para pré-soldagem e soldagem principal em células tipo pouch. O desafio especial: as células de bateria desenvolvidas pela CUSTOMCELLS® utilizam linguetas, que neste projeto de soldagem são significativamente menores do que as usualmente utilizadas na indústria.
Para garantir uma conexão confiável entre a lingueta e o ânodo ou cátodo, os sonotrodos das máquinas de solda por ultrassom foram adaptados com precisão ao respectivo tamanho das linguetas.
Resultados do laboratório confirmados
Testes de soldagem no laboratório de ultrassom mostraram que as células usadas pela CUSTOMCELLS® podem ser unidas com segurança e suavidade com um design do Sonotrodo especial já desenvolvido.
Após um curto período, os parâmetros de soldagem corretos também podem ser definidos. Isso possibilitou a mudança para os sistemas de soldagem da Herrmann praticamente sem tempo de inatividade para a produção. Aqui, as máquinas provaram fornecer um processo de união confiável e com economia de energia para as células da bateria na prática.
O desenvolvimento conjunto fornece um processo de soldagem otimizado
O ultrassom é a tecnologia certa para uma união suave, forte e igualmente ecológica de células tipo pouch. Isso foi demonstrado pela cooperação com a CUSTOMCELLS®, na qual as vantagens da tecnologia de união puderam ser comprovadas na prática. No processo, ficou claro o valor de muitos anos de experiência no uso do ultrassom, também por outras indústrias, para a fabricação de baterias. Esse processo de fabricação pode ser muito mais seguro, não poluente e eficiente por meio do uso de ultrassom.
Além da experiência, o aconselhamento competente e a assistência flexível do parceiro de ultrassom são cruciais para poder reagir imediatamente a mudanças no processo de produção, se necessário. A combinação de soluções de soldagem adequadas e uma boa assistência formam a base para a produção sem problemas de aplicações de bateria com ultrassom.
