El análisis de baterías para automóviles con equipos de metrología ayuda a aumentar su rendimiento

El sector automovilístico está viendo como en los últimos años ha aumentado la demanda de vehículos eléctricos en todo el mundo, ello hace que se planteen nuevos retos en lo que el funcionamiento de las baterías se refiere. Los equipos de metrología de Zeiss pueden inspeccionar la calidad integral y el comportamiento de los componentes que forman la e-Mobility: Batería, Electrónica de Potencia, Motor Eléctrico y Transmisión de la energía al eMotion.

Para un coche eléctrico es vital el papel que desarrollan las baterías en cuanto su rendimiento, autonomía y longevidad. Por ello, hay que controlar y comprender las propiedades de la batería, el nivel de material, electrodos, celdas, módulos y compartimentos de celdas. Este rendimiento va cambiando a lo largo de la vida útil, el hinchamiento y la contracción para su carga, de forma repetida, conlleva una propagación de grietas, una evolución de vacíos, y una pérdida de la estabilidad mecánica y la conectividad y, por tanto, eso quiere decir que la batería pierde capacidad de carga.

Los equipos de metrología realizan un mapeo de la actividad eléctrica que se da en la batería a un nivel de microescala, y ello permite, elaborar un mapa de conductividad de los materiales activos de la batería. Las celdas de las baterías, constan de componentes clave como son los cátodos, los ánodos, los separadores y los electrolitos. La geometría de los electrodos dentro de estas celdas será muy importante para la eficiencia de la batería. Todo ello convierte en imprescindible gestionar y analizar el comportamiento de los elementos de las baterías para ofrecer la máxima seguridad al usuario, un cortocircuito eléctrico podría llevar a una no deseada combustión. Zeiss, gracias a sus soluciones en metrología, puede proporcionar datos de microestructura interna en 3D, mostrar la curvatura de los colectores de corriente, la contaminación por partículas para evitar la formación de dendritas de litio e inseguridades en el comportamiento de las baterías.

Otra tipología de batería que pueden utilizar los vehículos eléctricos es la pila de combustible (FCE, Fuel Cell System). La energía para alimentar todo el motor eléctrico se suministra mediante reacciones electroquímicas. En este tipo de baterías hay muchas células individuales dispuestas en serie y conectadas entre sí, esto hace que las soluciones en metrología y microscopía se vuelvan indispensables para el control de calidad. Estas tecnologías permiten inspeccionar los revestimientos, los defectos superficiales, incluida la contaminación o los cordones de soldadura.

Como hemos visto es muy importante analizar correctamente los diferentes aspectos de las baterías para automóviles, una buena obtención de datos y saber cómo se comportan las baterías a lo largo de su vida útil hará que se pueda obtener un mejor rendimiento y optimizar sus calidades. Zeiss cuenta con diversas soluciones en metrología para ello.

La gama de microscopios de Zeiss como Smartzoom 5, GeminiSEM 300 o LSM 900 Mat, disponen de luz, electrones, rayos X y sistemas de imagen que permiten desarrollar y garantizar la calidad de análisis en el campo de la eMobility. Son capaces de examinar la microestructura de materiales energéticos e inspeccionar ópticamente los componentes más pequeños de las baterías, respondiendo así a la creciente demanda de análisis del sector.

Otra gama de Zeiss, crucial en el estudio de baterías, son las máquinas de medición por coordenadas, como, por ejemplo, los modelos Prismo, Contura y O-Inspect. Estas máquinas de medición pueden combinar una medición táctil y óptica muy precisa a una alta velocidad de medición. El campo de la eMobility necesita trabajar e inspeccionar componentes con tolerancias muy pequeñas que estas máquinas de medición son capaces de ofrecer.

El tercer grupo clave de equipos de metrología de Zeiss para el análisis del comportamiento de las baterías de los automóviles eléctricos, es el escaneo óptico 3D que se realiza con Zeiss T-SCAN Hawk o ATOS Q. Estas tecnologías de medición son capaces de digitalizar, medir y evaluar con rapidez y precisión. El sistema de proyección de franjas o el escáner de triangulación láser portátil permiten analizar el control de calidad de las baterías y motores eléctricos al final de la vida del producto.

Las máquinas de medición 3D, como ATOS ScanBox, son capaces de cubrir todos los procesos de análisis, desde la programación hasta la digitalización automática, la inspección o los informes. Ofrecen un control de calidad exhaustivo de los diferentes componentes de la eMobility y la posibilidad de análisis automatizados de las desviaciones del producto entre las coordenadas 3D reales y los datos CAD.

Por último, dentro de las soluciones en metrología se encuentran las máquinas de inspección por rayos-X como Zeiss Metrotom, Xradia o VoluMax. Estas máquinas de medición revelan, de forma no destructiva, datos que normalmente quedan ocultos. En aspectos de eMobility es esencial inspeccionar, medir y analizar las estructuras tanto internas como externas de los componentes.