Perché i prezzi delle batterie al litio sono così diversi?

"La tua batteria al litio è troppo costosa! Ho un preventivo più economico qui!" Dopo aver presentato un'offerta al cliente, sentiamo spesso osservazioni di questo tipo. Molti clienti, in particolare quelli privati, non hanno una buona conoscenza delle batterie. Di conseguenza, ciò su cui si concentrano principalmente è la potenza e il prezzo della batteria al litio, nonché il numero di cicli indicato nella tabella dei parametri. Oggi ti guideremo verso una comprensione completa dell'intero processo produttivo della batteria al litio, in modo da poter effettuare scelte e valutazioni più accurate.

Ispezione delle celle della batteria

Dopo ogni batteria al litio quando le celle arrivano in fabbrica, il primo passo consiste nell’eseguire un’ispezione completa. Oltre a controllare la presenza di graffi o rigonfiamenti sulla superficie, misuriamo anche la tensione a vuoto e la resistenza interna. Questi dati vengono inseriti automaticamente nel sistema. Solo le celle con parametri altamente coerenti possono essere incluse nello stesso modulo di batteria al litio.

Questo passaggio è molto importante. Una volta che si verifica un errore, si avranno problemi nel processo successivo. Pertanto, l'ispezione in loco è particolarmente rigorosa.

Pulizia laser: più efficace dell'asciugatura con alcol

Il passaggio successivo è la pulizia laser. Dai cartelli presenti sul posto si evince che abbiamo individuato la pulizia laser come punto chiave di gestione del processo (numero R-T-34-3), controllando rigorosamente l'efficacia della pulizia.

Potreste chiedervi: i terminali degli elettrodi delle celle per batterie al litio sono già molto puliti; perché dobbiamo pulirli?

Questo avviene perché la superficie dei terminali presenta uno strato molto sottile di ossido e minuscole macchie di olio. Se si utilizza la tradizionale pulizia con alcol, non solo il processo risulta estremamente inefficiente, ma l’alcol non riesce a rimuovere completamente i contaminanti. Solo mediante la pulizia laser è possibile vaporizzare ed evaporare istantaneamente i contaminanti superficiali, rivelando così il fresco substrato metallico. In questo modo, durante il successivo processo di saldatura, i giunti saldati risultano solidamente collegati e la resistenza elettrica è inferiore. In fabbrica l’efficacia della pulizia viene controllata in modo quantitativo, anziché basarsi semplicemente sulla pulizia con alcol o sull’apparente pulizia osservabile ad occhio nudo.

Saldatura laser – Collegamento delle celle

Dopo la pulizia, il passaggio successivo fondamentale consiste nell’utilizzare il laser per saldare e fissare le barre collettore (strisce di rame o alluminio) sui poli positivo e negativo delle celle, collegando così decine o addirittura centinaia di celle in serie o in parallelo.

Sul sito produttivo abbiamo visto una bacheca gestionale accanto a questo processo, che indicava chiaramente:

Profondità di penetrazione della saldatura: 0,8 – 1,5 mm

Larghezza della saldatura: 1,5 – 3,0 mm

Questi due parametri determinano direttamente la resistenza e la conducibilità della saldatura. Se la profondità di penetrazione è troppo scarsa, può facilmente causare un difetto di saldatura; se è eccessiva, potrebbe danneggiare i componenti interni delle celle della batteria al litio; se la larghezza è insufficiente, la capacità di trasporto di corrente risulterà inadeguata.

Inoltre, lo stabilimento effettua regolarmente ispezioni del profilo di saldatura per garantire che ogni cordone di saldatura rientri nei limiti specificati. Sul sito di saldatura, le scintille volano ovunque, ma l’ispezione visiva CCD nelle vicinanze acquisisce foto in tempo reale. In presenza di porosità o soffiature, viene immediatamente emesso un allarme per garantire un controllo rigoroso di questo processo.

Test EOL del modulo – Verifica della qualità della saldatura in un unico test

Dopo che il modulo è stato saldato, non viene immediatamente imballato, ma prima viene inserito nell’armadio di prova per il test EOL (offline): resistenza di isolamento, tensione di tenuta, tensione totale del modulo, capacità... Tutti i dati vengono caricati automaticamente, garantendo la tracciabilità di ogni singolo modulo.

Questo passaggio consente di selezionare efficacemente i moduli di batteria agli ioni di litio con qualità di saldatura scadente o con scarsa omogeneità delle celle, assicurando che nessun prodotto non conforme venga trasferito al processo successivo.

Assemblaggio del pacco batteria agli ioni di litio – Sistema di gestione della batteria (BMS) e sistema di gestione termica

Dopo aver completato il processo sopra descritto, i moduli di batteria conformi vengono inseriti nel contenitore del pacco batteria e quindi vengono installati il sistema di gestione della batteria e il sistema di gestione termica.

Il batteria al litio il sistema di gestione della batteria, noto anche come BMS, ha principalmente la funzione di monitorare in tempo reale la tensione, la corrente e la temperatura delle celle e di gestire le operazioni di carica e scarica.

Il sistema di gestione termica è solitamente una piastra di raffreddamento a liquido o una ventola per il raffreddamento ad aria. La sua funzione principale è garantire che la batteria possa essere riscaldata in inverno e non si surriscaldi in estate, assicurando così un utilizzo prolungato. In questa fase, possiamo osservare numerosi fasci di cavi campione e tubazioni di raffreddamento.

Test prima della sigillatura – Tensione dielettrica di tenuta e tenuta all’aria

Prima della chiusura del coperchio superiore del pacco batteria, devono essere eseguiti due "test critici":

Test di tensione dielettrica di tenuta: applicare alla tenuta isolante tra involucro del pacco batteria e circuito ad alta tensione interno una tensione pari a più volte la tensione di esercizio, per verificare la presenza di dispersioni.

Test di tenuta all’aria: questo test prevede il riempimento del pacco batteria al litio sigillato con aria compressa per misurare la diminuzione di pressione. Per soddisfare lo standard IP67, significa che il pacco deve resistere all’immersione in acqua per mezz’ora senza bagnarsi.

Se questi due test non vengono superati, i prodotti verranno restituiti direttamente per riparazione o scartati, senza possibilità di negoziazione.

Tracciabilità offline e digitale

Infine, ogni batteria al litio confezione deve completare un intero test EOL (End of Line), comprensivo di carica e scarica, funzione di comunicazione (comunicazione BMS ed esterna CAN), isolamento e resistenza dielettrica, nonché altri test di prestazione completi. Tutti questi test devono essere superati prima che i prodotti possano essere rilasciati per la vendita.

Qui vale la pena sottolineare: ho visto molte schermate di computer nel laboratorio (quelle foto con la "schermata di avvio del computer" che ricorrono ripetutamente). Inizialmente ero perplesso, ma in seguito ho capito: si trattava in realtà di terminali operativi del sistema automatizzato di test, del sistema MES di tracciabilità dati e del sistema di monitoraggio dei parametri di saldatura. Ogni processo, ogni parametro e ogni risultato di test vengono caricati in tempo reale sul cloud.

In definitiva, ogni pacco batteria al litio genererà un codice QR unico, una vera e propria "carta d'identità", e scansionandolo sarà possibile visualizzare tutti i dati chiave relativi alla batteria sulla linea di produzione.

Sintesi

Grazie a questo articolo, tutti avranno acquisito una certa conoscenza del processo produttivo delle batterie al litio prima della spedizione. Dalla selezione delle celle batteria alle fasi di test durante il processo di assemblaggio, ogni passaggio è soggetto a tracciamento e monitoraggio dei dati. Ciò garantisce ai nostri clienti un elevato livello di sicurezza.