A junta dobrável resolve as dores de cabeça de vedação da bateria

Amir Yazdani e Andreas Proksch exploram como a nova junta dobrável da Datwyler aborda os desafios da tecnologia existente

Segurança e eficiência são os principais pontos de foco para os desenvolvedores de sistemas de bateria de hoje. As baterias para novas soluções de mobilidade apresentam novos desafios em comparação com as usadas em motores de combustão interna (ICE). Problemas como fuga térmica e corrosão dos componentes da bateria podem levar a situações que põem em perigo os ocupantes ou reduzem significativamente o ciclo de vida da bateria. A vedação adequada da bateria dentro de seu invólucro é essencial para mitigar esses riscos, pois a vedação é a primeira linha de defesa contra influências negativas indesejadas. A bateria deve estar corretamente vedada para evitar a entrada de poeira e umidade. A condutividade elétrica da vedação também deve ser considerada para o aterramento elétrico da tampa.

As juntas existentes, principalmente à base de adesivos e elastômeros de silicone, são comuns para vedar caixas de bateria, assim como soluções de forma no local (FIP), que são injetadas na caixa e deixadas para curar. Ambos apresentam desafios em termos de manuseio durante a instalação, posicionamento na bandeja, eficácia após a cura e capacidade de facilitar a manutenção contínua e a reciclabilidade no final da vida útil. Como resultado, a Datwyler desenvolveu uma solução inovadora — a junta dobrável — que oferece uma solução de vedação para baterias que supera todos esses problemas. A solução combina materiais elastoméricos avançados com placas de metal finas, dobráveis ​​em pontos e rígidas como um todo, que podem ser especificadas e colocadas em intervalos de acordo com geometrias únicas das peças, permitindo uma montagem precisa manual ou robótica.

Normalmente, para o compartimento da bateria e seus selos associados, as tolerâncias são muito restritivas e devem estar em conformidade com IP6x ou parâmetros de proteção de entrada equivalentes. Quaisquer lacunas não serão aceitas, portanto, ao projetar a inserção de metal, a Datwyler pode controlar as dimensões com precisão com margem mínima de erro. Os engenheiros usam as propriedades elásticas do material de borracha da Datwyler, que é muito preciso, para atender aos requisitos dentro dos parâmetros exigidos em determinadas alturas. Ao contrário das juntas FIP, não há seção inicial ou final, onde você deve garantir que não haja um pequeno canal para proteger contra os efeitos da corrosão.

A instalação precisa e confiável da gaxeta dobrável é fundamental, pois os fabricantes de baterias estão fabricando sistemas de bateria de maior densidade e seus invólucros estão se tornando mais complexos e diversificados. Esses projetos mais complexos precisam de uma junta mais precisa para garantir que a integridade da vedação não seja comprometida e o elemento metálico da solução garante que esse seja o caso. O metal é geralmente o mesmo usado para o próprio invólucro e a superfície é anodizada e tratada para garantir uma forte ligação com o componente elastômero. O resultado é uma solução de vedação que oferece maior durabilidade e também condutividade elétrica, o que significa que a eletricidade pode ser facilmente transferida da tampa superior para a carcaça inferior por meio da gaxeta, o que evita a corrosão como consequência do acúmulo de eletricidade. As soluções autônomas de borracha pura e FIP não têm essa capacidade.

Finalmente, a interferência eletromagnética (EMI) – que pode afetar componentes como sensores ou unidades de controle críticas – também pode ser mitigada por meio de materiais de proteção EMI, que podem ser usados ​​para formular o elemento de borracha da junta dobrável.

A simulação numérica do desempenho de vedação de juntas dobráveis ​​é um elemento central em todo o processo de design. Tais simulações permitem o entendimento preciso do comportamento mecânico e térmico do selo em condições extremas, garantindo a eficácia e confiabilidade do selo em diversas situações críticas. Esse esforço começa com um modelo bidimensional de elementos finitos, no qual são avaliadas as variações da pressão de vedação ao longo dos lábios de vedação (ver figura 1). Uma vez que a pressão de contato e a área na vedação atendem aos requisitos para o desempenho específico definido, o esforço de simulação continua com a realização de uma modelagem tridimensional de elementos finitos para avaliar a quantidade de pré-tensão nos parafusos necessária para manter a junta dobrável no lugar. Este pré-esforço também garante a condutividade elétrica desejada entre as partes do invólucro.