Sono soluzioni per guidare lo sviluppo dell’e-Mobility

Poiché tutti i principali OEM automobilistici e i nuovi attori stanno rapidamente lanciando nuovi modelli di veicoli elettrici (EV), Henkel sta facendo leva sulla sua ampia base tecnologica e su molti anni di esperienza e competenza per guidare la trasformazione da motori tradizionali a gruppi propulsori elettrificati. Il portafoglio combina le tecnologie esistenti con quelle nuove per consentire l’assemblaggio su larga scala a costi contenuti e la protezione a vita delle architetture delle batterie.

di Fabrizio Garnero

I rigorosi obiettivi normativi in materia di consumo del parco veicoli e di emissioni di CO2 stanno dando forma alle sfide dell’industria automobilistica. Con numerosi nuovi modelli di veicoli elettrici progettati e lanciati a una velocità sempre maggiore, l’integrazione e la protezione delle batterie e dei componenti elettronici giocano un ruolo cruciale. Con una gamma completa di tecnologie e un profondo know-how per risolvere queste nuove sfide, Henkel è determinata a essere il partner di riferimento del settore per le soluzioni complete, supportando i propri clienti dalla progettazione all’integrazione.

Le tre sfide su cui si gioca la partita
Per i produttori di batterie in particolare, Henkel ha identificato tre sfide principali. In primo luogo, poiché il valore per batteria kWh continua a rappresentare una sfida commerciale significativa, i materiali e gli adesivi applicati nel processo di assemblaggio di centinaia o migliaia di celle del pacco batterie devono fornire polimerizzazione ad alta velocità e tempi di ciclo brevi. In secondo luogo, per la sicurezza operativa, le soluzioni devono essere conformi ai requisiti di gestione termica e allo standard di infiammabilità UL94. Infine, per garantire le prestazioni a vita dei veicoli elettrici, l’alloggiamento del pacco batteria richiede tecnologie che ne consentono la riapertura. “I nostri innovativi prodotti adesivi e servizi di ingegneria stanno svolgendo un ruolo fondamentale nell’ottimizzazione dell’assemblaggio a costi contenuti, della sicurezza operativa e della protezione della durata delle celle delle batterie”, afferma Frank Kerstan, Direttore e-Mobility & Powertrain di Henkel. “Siamo determinati a supportare i nostri clienti all’avanguardia dell’e-Mobility con un portafoglio completo di tecnologie e know-how applicativo e di processo per la produzione su larga scala, tutti disponibili da un unico fornitore. Questo è il motivo per cui nel 2019 diversi OEM stanno lanciando un numero significativo di modelli di veicoli elettrici progettati e assemblati con tecnologie Henkel”.

Adesivi per l’assemblaggio delle batterie
Come mostrato nella figura sopra riportata, le soluzioni e i servizi Henkel si concentrano su otto tecnologie chiave integrate che combinano soluzioni nuove ed esistenti, vediamoli insieme. Per l’assemblaggio delle batterie, Henkel offre adesivi multipli che sono particolarmente adatti per assemblaggi su larga scala di centinaia e migliaia di celle di batterie. Per esempio, Loctite AA 3525 polimerizza su richiesta con la luce UV in meno di 15 sec. Teroson MS 9396 è specializzata nell’incollaggio da cella a cella e nella sigillatura del vano batteria. Questa tecnologia monocomponente a base di silano modificato e facile da usare è ecologica, non solvente e non siliconica. Con prestazioni comprovate di resistenza alle alte temperature fino a 100°C e un eccellente tasso di allungamento del 200%, assicura una prestazione stabile e sicura delle celle della batteria.
Per la sigillatura termica, Henkel ha messo a punto un nuovo e specifico materiale termicamente conduttivo senza silicone con 3 W/mK che funziona nelle condizioni ambientali più difficili garantendo la stabilità del gap e la robustezza nel corso della vita utile. L’esclusiva reologia di questo composto consente un’erogazione estremamente rapida per ridurre i tempi di lavorazione, diminuire le forze di assemblaggio e ridurre significativamente lo stress per le celle e i moduli della batteria. Inoltre, la nuova tecnologia di riempimento con caratteristiche di abrasività molto basse comporta una minore manutenzione dell’apparecchiatura di dosaggio.

Parlando di adesivi termici
Per garantire una gestione termica sicura ed efficiente delle celle e dei moduli della batteria, gli adesivi termicamente conduttivi come Loctite UK 6800 e Loctite EA 9794 consentono un efficiente trasferimento del calore alle piastre di raffreddamento. La tecnologia poliuretanica bicomponente di Loctite UK 6800 ha una conducibilità termica di 1,9 W/mK. Per superare i diversi coefficienti di espansione termica, offre inoltre un’eccellente adesione su diversi substrati con una resistenza al taglio maggiore a 10 MPa e un elevato allungamento del 44%.

La guarnizione liquida per prevenire perdite e variazioni di temperatura
Henkel fornisce inoltre numerose soluzioni per prevenire perdite e variazioni di temperatura all’interno dell’alloggiamento del pacco batteria. Per soddisfare lo standard di infiammabilità UL94, Teroson MS 939 FR ha dimostrato di essere una tecnologia affidabile e ad alte prestazioni. Allo stesso modo, Loctite SI 5970 agisce come soluzione su misura quando si tratta di resistenza agli oli e ad altri fluidi automobilistici. Per la sfida della facilità di manutenzione, Loctite AA 5884 (Asia: 5883) è una tecnologia rapida di polimerizzazione a luce UV in poliacrilato che fornisce affidabilità di tenuta per compressione, consentendo al contempo di riaprire l’alloggiamento del pacco batteria per la riparazione.
Inoltre, l’integrità strutturale di un pacco batteria è importante per i casi di carico dinamico e le prestazioni di crash. Henkel offre adesivi ad alta resistenza per telai di batterie in alluminio e multi-metallo con prodotti epossidici a due componenti come Teroson EP 5065 o Loctite EA 9466.

Pretrattamento dei metalli
Alla luce delle sfide commerciali, le tecnologie di superficie di Henkel riducono i costi di processo e di manutenzione derivanti dalla riduzione dei consumi energetici e idrici. Gli alloggiamenti delle batterie, tipicamente costruiti in alluminio, devono essere pretrattati in modo efficiente in termini di costi prima della verniciatura. Henkel offre una varietà di processi approvati dagli OEM: Bonderite M-NT 400, Bonderite M-NT 160 / 161 e Bonderite M-NT 5200. Per applicazioni con metalli misti, il processo brevettato Bonderite a 2 fasi consente un risparmio energetico e una significativa riduzione dei fanghi di processo.
Un’altra sfida chiave per il successo sul mercato è il miglioramento delle prestazioni di carica e scarica delle celle delle batterie agli ioni di litio. Henkel ha sviluppato rivestimenti conduttivi per superare la debolezza dell’interfaccia del catodo di alluminio. Le tecnologie di Bonderite L-GP EB 012 e Bonderite S-FN 15000 riducono la resistenza elettrica interna e aumentano l’adesione del materiale attivo al catodo per le celle della batteria al litio-ferro-fosfato (LFP) e al litio-nichel-manganese cobalto manganese (NMC).

Servizio di impregnazione
Il servizio Loctite Impregnation Solutions (LIS) di Henkel sfrutta la fluidità delle resine polimeriche a bassa viscosità per riempire microporosità e vuoti (“leakers”) e sigillare permanentemente i componenti, come gli alloggiamenti delle batterie in alluminio pressofuso. L’azienda gestisce 30 centri di assistenza LIS in tutto il mondo, completamente certificati IATF 16949, ISO 14001 e OHSAS 18001.
L’ampio portafoglio tecnologico di Henkel per le architetture di batterie per veicoli elettrici anticipa le esigenze degli OEM e dei fornitori, dalla prima progettazione e prototipazione alla produzione su larga scala di celle, moduli e pacchi. Più in generale, sostenuta da un forte know-how applicativo, da centri di ricerca e sviluppo in tutto il mondo e da forti alleanze strategiche (per esempio con RLE International), Henkel si trova nella posizione unica di essere un partner per i team di progettazione dei suoi clienti. In quanto tale, l’azienda sta guidando il futuro dell’e-Mobility consentendo al settore di risolvere le sue importanti sfide di elettrificazione.