目前,内燃机部件涂层是真空和等离子体技术在汽车工程中最重要的应用领域。得益于这些技术,发动机正变得更加可靠和高效。然而,在气候变化的背景下,为了实现二氧化碳中和,需要从内燃机转向电机,这已经是被广泛接受的一种共识。内燃机在汽车结构中的主导地位将要终结,这是可以预见的。这是否意味着真空和等离子体技术将在汽车工业中失去意义?

       恰恰相反,无论是在电池生产还是在职业安全和质量控制领域,即将到来的转型将倾向于增加真空和等离子体技术的重要性。真空技术在各种工艺步骤中都是不可或缺的,而汽车及其零部件的开发将与适当的真空环境的发展同步。2020年,弗劳恩霍夫系统与创新研究所估计,到2030年,锂离子电池的能量密度可以再次“翻倍”——前提是克服相应的研发挑战。

宣称的目标:以更低的制造成本储存更多的能量

       未来,真空和等离子体技术将在哪里发挥作用?首先,在涂层方面。电动机需要涂层的方式与内燃机完全相同,需要减少摩擦损失。毕竟,产生的能量不应该在发动机中损失,而应该转移到在道路上消耗。所有运动部件,如轴承,都涂有极其光滑的耐磨层。一个受欢迎的‘副作用’是,通常只有几个原子层厚的涂层可以防止不需要的电通量,这些电通量可能会损坏个别部件或整个电动机。

涂层和干燥方面的进一步发展

       弗劳恩霍夫公司正与荷兰政府的一个研究组织合作,开发用于生产原子层薄膜的SALD工艺。SALD是 “空间原子层沉积 ”的缩写。与目前使用的蓄电池相比,使用这种工艺生产的蓄电池具有巨大的优势。它们的充电速度是原来的五倍,据说容量是原来的三倍,因此续航能力也更强。SALD的创新之处在于 “S”,因为ALD工艺在等离子体技术中已经有了稳固的地位。例如,VAT公司向该领域的工厂制造商提供09和26.4系列的阀门以及新开发的输送阀门。

       涂层最初具有 “糊状 ”的粘稠度,必须干燥,重点是缩短其所需的时间。短时间干燥意味着增加系统产量,从而降低单位成本。另一方面,应保持甚至提高电极的长期稳定性,从而延长蓄电池的使用寿命。实现长期稳定性的目标需要做到,准确了解干燥时间和强度与其他电池特性的相互作用,并使众多参数达到最佳关系。

       干燥本身是在真空中进行的,这是避免污染的唯一方法,例如被残留的溶剂或残留的保湿酯污染。此外,真空可以减少能源消耗。如果没有真空环境,就需要显著提高温度,而高温反过来又会对电极层的材料特性产生负面影响。

填充的挑战

       每个电池单元都必须注入电解液。有些司机可能还记得电池酸。他们必须定期注入电池酸,以维持安装在汽车上的铅酸电池的充电水平。液体中含有37%的高腐蚀性硫酸(所有酸中最强的一种),因此需要特别小心。目前使用的电解质,无论是液体还是固体,也存在它们的问题。许多都是高度易燃且非常活跃的,因此出于安全考虑,必须在没有氧气的情况下进行灌注。

       真空还能确保工作环境的高度清洁。换句话说,它能防止颗粒和残留的水分进入,并有助于电极的均匀湿润。

       电解液泄漏会带来巨大的风险,因此在生产结束时,真空下的泄漏测试是一个关键的工艺步骤。然而,在泄漏测试中,传统的压力衰减测试已经过时了。由于循环周期非常短,现在主要使用以氦气为测试气体的检漏仪。

结论:基本的工艺步骤是在真空环境下进行的

       VAT部门经理克里斯蒂安·施密特强调说:“真空技术是蓄电池和电动机生产和开发过程中不可缺少的一部分。”一系列的工艺都是在真空环境下进行的,需要符合高安全标准。为电池制造商供货的工厂与电池制造商本身一样,都依赖于阀门技术。

       参与所有组件进一步开发的研究机构作出对未来的决策。真空技术在这里的作用不仅仅是战略作用:通过对生产环境的贡献,它可以解决某些工艺挑战,提供解决方案,并成为电动汽车的驱动者。

       VAT正在与世界各地的研究机构合作。其目的是为电动汽车行业逐步扩大现有真空阀产品组合,并推动其向前发展,使其与当前的趋势和进步同步发展。产品范围包括从用于直列电池模块生产线的快速关闭真空传输门阀,到模块化隔离和控制阀门概念,这些概念可以轻松适应不断变化的生产条件以及提供完整的真空工艺模块。

       简而言之:VAT为生产商和工厂工程师提供定制的阀门解决方案,应用范围广泛,将推动技术改革的进程。