Artículo técnico

Converzar – 2Joint

Converzar – 2Joint

Cintas adhesivas estructurales para el aislamiento eléctrico de celdas del futuro

Es necesario innovar en la tecnología adhesiva para garantizar la seguridad

Para el año 2035, se estima que uno de cada dos automóviles vendidos en todo el mundo será un vehículo eléctrico. Hay un enfoque cada vez mayor en mejorar el rendimiento de los vehículos eléctricos (EV, por sus siglas en inglés), centrándose en particular en el corazón de su rendimiento: la celda, que es el núcleo de la batería.
Un paquete de batería está compuesto por varios módulos de batería, y cada módulo contiene múltiples celdas de batería individuales que proporcionan protección física, eléctrica y térmica esencial. Para hacer que estas celdas sean seguras y mejorar su eficiencia, se están explorando diferentes opciones de envoltura y recubrimiento (aislamiento eléctrico y protección mecánica), especialmente para las celdas prismáticas, cuya presencia va a ser predominante en los próximos años.
Actualmente, la aplicación de una cinta adhesiva aislante en los formatos de celdas prismáticas es una solución consolidada en la fabricación de celdas. Sin embargo, el método actual de aislar las celdas dentro de un módulo mediante placas metálicas no es adecuado para los nuevos diseños “Cell-to-Pack” y “Cell-to-Chassis” (donde no hay estructura de módulo entre la celda y el pack de batería), que buscan utilizar las celdas como parte de la estructura para reducir la cantidad de metal (y por tanto de volumen y de peso): se necesita un tipo de solución adhesiva mucho más resistente para envolver las celdas en estos diseños para asegurar la integridad estructural del aislamiento.
caar-pyme-mes-converzar-2joint
caar-pyme-mes-converzar-2joint

Los adhesivos actualmente utilizados (llamados PSA, Pressure Sensitive Adhesives, en inglés) no cumplen con los requisitos de mayor integridad estructural, dado que las celdas deben unirse estructuralmente entre sí sin la ayuda de las estructuras metálicas aportadas por los módulos. Cualquier debilidad en estas cintas puede provocar cortocircuitos, incendios o explosiones. Por lo tanto, es necesario innovar en la tecnología adhesiva para garantizar la seguridad.

Dos tecnologías que se están proponiendo son el recubrimiento con resina epoxi UV y el envoltorio UV con cinta adhesiva de epoxi. El recubrimiento UV implica aplicar un recubrimiento especial en la superficie de la carcasa de la celda y luego curarlo con luz ultravioleta. Este recubrimiento proporciona aislamiento eléctrico y protección contra la corrosión y otros factores ambientales. Sin embargo, recubrir los cantos de las celdas y lograr un espesor homogéneo puede ser un desafío.

El envoltorio UV con cinta adhesiva de epoxi consiste en envolver las celdas de la batería con una película delgada de PET y una capa adhesiva de resina epoxi que se cura con luz UV. Este envoltorio proporciona una unión estructural y aislamiento eléctrico fiable. El curado se efectúa a temperatura ambiente y ofrece una alta estabilidad y resistencia eléctrica a largo plazo. La cinta se puede quitar fácilmente sin dejar residuos, lo que permite su reutilización y reciclaje.
Comparativa de Tecnologías

Al comparar las dos tecnologías, el envoltorio UV con cinta adhesiva de epoxi tiene costes de inversión más bajos, mayores costes de materiales y un consumo de energía más eficiente. También tiene una mayor flexibilidad de proceso y una mayor tasa de rendimiento y fiabilidad. Por otro lado, el recubrimiento UV tiene costes de inversión más altos, menores costes de materiales y un mayor consumo de energía. También tiene una mayor complejidad de proceso y una menor flexibilidad de proceso.

caar-pyme-mes-converzar-2joint
caar-pyme-mes-converzar-2joint

En conclusión, el envoltorio UV con cinta adhesiva epoxi proporciona una solución más eficiente y efectiva que el recubrimiento UV para el aislamiento de las celdas de las baterías EV. Ofrece ventajas como ahorro de tiempo y recursos, opciones de codificación de colores, fácil remoción sin dejar residuos y manejo inmediato después de la aplicación. La tecnología se puede integrar fácilmente en las líneas de producción existentes con cambios mínimos, dado que una línea de envoltura para cinta adhesiva normal se puede fácilmente adaptar integrando una lámpara de UV para la activación.

En general, el desarrollo de soluciones adhesivas innovadoras, como el envoltorio con cinta adhesiva de epoxi y activación UV, es crucial para mejorar el rendimiento y la seguridad de las baterías EV. Estos avances permitirán a los diseñadores de baterías EV crear productos cada vez más livianos y eficientes que satisfagan las demandas del creciente mercado de vehículos eléctricos, contribuyendo al aumento de prestaciones de futuras generaciones de baterías.

Otras tecnologías de cintas adhesivas para la fabricación de baterías

  • Cintas adhesivas para el interior de las celdas, resistentes al electrolito
  • Cintas adhesivas y estructurales para el aislamiento eléctrico de celdas
  • Cintas adhesivas y estructurales para el aislamiento eléctrico de partes metálicas (side plate, end plate, busbar, CCS, etc.)
  • Cintas adhesivas para el montaje de componentes de la batería (cell-to-cell, heater, cooling plate, FPC, PCB, busbar, CCS, etc.)
  • Cintas adhesivas para el montaje y aislamiento eléctrico de elementos de protección al fuego o thermal runaway (mica, aerogel, fibra de vidrio, etc.)
  • Cintas adhesivas de encapsulado (mica, aerogel, fibra de vidrio, etc.)
  • Cintas adhesivas para el sellado del pack de batería
  • Parches adhesivos para apertura de ventilación de emergencia (Emergency Venting)