2023 年 5 月 11 日
通过电动化应对气候变化，从新能源汽车的设计到第二次生命均需要考虑它的整个价值链：汽车和动力电池的重量、性能、续航里程、维护便利性和可回收性等，在新能源汽车的整个生命周期中，减少资源消耗的基础在设计阶段就奠定了。人们经常低估生产材料和能源消耗对电动化整体碳足迹的影响。
阿特拉斯·科普柯为客户提供支持，帮助客户在制造过程中达成其环保目标和关键绩效指标。有许多手段可直接或间接影响生产及后续运行中动力电池的二氧化碳足迹。以下是动力电池生产线减少碳足迹的八件事。
1. 选用节能的连接技术
在设计阶段就要选定连接技术。除了连接件性能和优势外，还应考虑相应连接技术本身的能效。例如，自冲铆接 (SPR) 是一种清洁的冷连接技术，适用于电池模块和电池托盘装配。
我们的 Henrob SPR 系统本身所需的运行功率和供气量都较少。它的能量回收电容器通过在连接中捕获制动能量来使下一个铆钉做好设置，从而降低二氧化碳排放，这与混合动力汽车的工作方式类似。每个铆钉的输入能量从标准系统的 0.85 Wh 减少到 0.68 Wh，对于 150,000 个电池托架模块而言，二氧化碳排放可减少 19%（相当于每年 2.25 吨）。
EV Battery Tray Assembly Henrob SPR Riveting
2. 尽可能使用多单元解决方案
现在新能源汽车动力电池像蜂窝结构中的圆柱形巢室一样，有多个电池电芯，需要在较短的周期内完成多项点胶任务，例如导热电芯粘接。我们的点胶系统可扩展，优势明显。例如，我们的 Scheugenpflug 多喷嘴点胶器将多个计量装置集成到一个系统中，配备一个共用伺服电机。这样可以节省空间，减少生产线的二氧化碳足迹。
将电池模组安装到有导热胶的托盘上，可以使用阿特拉斯·科普柯的多轴拧紧系统。即使是在导热胶的软连接等复杂条件下，同步拧紧程序也能确保模组的精确装配，而机器人可直接提供所需的各个部件。这样可节省地面空间，减少机器人和控制器的数量，并将电缆长度减少多达 90%。
Multi-nozzle dispensing and multi-spindle tightening solutions save equipment and floor space.
3. 节省压缩空气
压缩空气是工厂中造成大量二氧化碳排放和成本增加的因素之一。短期来看，工业领域的生产还离不开压缩空气，但有越来越多的技术开始减少压缩空气的使用。
我们的K-Flow 流钻连接系统，适用于电池包托盘和盖板的连接。HLX 70 弹仓可直接安装在连接工具上，容纳多达 70 个紧固件。与吹送供料系统相比，该系统所需的压缩空气减少 64%，大大减少相关的二氧化碳排放量。
The K-Flow HLX S magazine solution for flow drill fastening saves ca. 64 % compressed air compared to the blow feed system.
4. 投资高精度的涂胶系统
动力电池生产中涉及许多涂胶工艺，例如电芯粘接、导热胶涂覆和电池盖板密封。在许多情况下，往往会涂过多的材料来确保安全和正常工作。事实上，精确的涂胶技术可以节省大量材料。
同时，涂胶精度越高，人员返工、次品数量以及需要处置的材料废弃物就越少，从而在整个过程中二氧化碳的排放也将减少。例如，在电池外表面容易腐蚀的连接件和边缘处涂蜡，以防止腐蚀。
使用我们的 IDDA.Seal 技术，可以像 3D 打印一样非常精确地涂覆材料。与常见的扁平或喷射流技术相比，IDDA 可节省多达 40% 的材料，且长期的防腐蚀能力可以延长电池的使用寿命。
IDDA.Seal applies the material with pinpoint accuracy in a 3D print like manner. This results in significant material savings in car body sealing and battery corrosion protection.
5. 测量、计算、调整
尤其是在导热胶的涂覆中，电池托盘上会被涂上大量的热界面材料 (TIM)。通常这种材料昂贵且重，会增加动力电池的重量，这会影响新能源汽车的续航里程和成本。
借助Smart.Adjust 技术，我们开发了一种可精确测量所需材料用量的解决方案。通过对电池托盘表面和模组底侧进行 3D 扫描，Volume.Adjuster 软件会计算出精确的材料用量，而涂胶系统也会相应地调整参数。这样对于每块电池便可节省多达 20% 的热界面材料，同时减轻大约 2 kg 的重量，从而减少二氧化碳足迹并增加电池续航里程。
Smart.Adjust exactly measures and calculates the required volume for the application of thermal interface materials (TIM). This can save up to 20 % material.
6. 不接受材料废弃物
在涂胶系统中，主要是从料桶中馈料。供料装置通常无法排空料桶。料桶中会残留材料，必须对其进行处置。此外，换桶也会带来数升的排气弃置量。
Plus.Supply 可显著减少废弃物。真空泵与扁平随动板的特殊组合可提高料桶的材料产出率，并减少排气弃置量。根据内部计算，标准泵的材料产出率约为 95.9%，而 Plus.Supply 使每桶的可使用材料达到 99.4%。这节省了材料，产生更少的材料废弃物和更少的处置工作，每年单个系统可减少大约 65 吨二氧化碳排放。
*per system per year. Our Plus.Supply with vacuum pump and flat follower plate can increase the material efficiency up to 99,4 %..
7. 涂胶检测
说到胶条检测，主要是质量方面，但也有可持续发展方面的因素。使用我们定制的解决方案，您可以检查胶条宽度、位置、用量和连续性方面的错误。
这样电池内的电芯粘接、盖板密封等工艺都可以得到保障。通过对粘合剂涂覆的即时反馈，操作员可以在生产的早期阶段确定缺陷或质量问题的根源，并采取相应措施。
这提高了流程效率，减少了废品和材料废弃物。精确涂胶技术和胶条检查的相互作用提高了涂胶精度，还可以使用更小的胶条直径和用量，从而节省材料，降低二氧化碳排放。
3D bead inspection reduces rework, scrap and rejects.
8. 关注涂胶系统的效率
持续检查涂胶系统参数非常重要。即使在设置中只是微小的更改，都可能会减少材料、能源消耗和磨损，延长部件的使用寿命。值得检查的因素包括：
- 料桶残留物：通过调整参数和进行有效的改良，可以减少料桶的材料废弃物。
- 吹扫气量泵：在泵通风过程中尽量减少吹扫气量，这意味着在换桶过程中节省材料。
- 吹扫气量计：在生产中断期间优化 1K/2K 吹扫气量，节省材料，并获得一致的涂覆质量。
- 耗气泵：调整泵压力，尽量减少耗气和磨损。
- 料桶加热设定点：根据生产要求进行调整，以避免因长时间预热而导致能量损失。
通过我们的涂胶效率检查，可以帮助您优化系统的性能。我们的客户每年在单个系统上可减少多达 13 吨的二氧化碳排放（基于平均二氧化碳值估算得到），并且通过上述优化手段可节省大约 27% 的成本。
