折叠式密封垫解决了电池组密封方面的难题
安全性和效率是当今电池系统开发商关注的核心点。与内燃机 (ICE) 中使用的电池相比，用于新型移动解决方案的电池提出了新的挑战。电池组件的热失控和腐蚀等问题可能会导致危及乘员或显着缩短电池生命周期的情况。将电池正确密封在其外壳内对于减轻这些风险至关重要，因为密封是防止不必要的负面影响的第一道防线。电池必须正确密封，以避免灰尘和湿气进入。盖板的电气接地还必须考虑密封件的导电性。
现有的垫圈主要基于粘合剂和有机硅弹性体，通常用于密封电池外壳，就地成型 (FIP) 解决方案也是如此，将其注射到外壳上并进行固化。两者都在安装过程中的处理、托盘上的定位、固化后的功效以及促进持续维护和寿命结束可回收性的能力方面提出了挑战。因此，德特威勒设计了一种创新解决方案——可折叠垫圈——为电池组提供了一种密封解决方案，克服了所有这些问题。该解决方案将先进的弹性体材料与薄金属板相结合，点处可折叠，整体坚硬，可以根据独特的零件几何形状指定和间隔放置，从而可以手动或机器人精确安装。
挑战与解决方案
通常，对于电池外壳及其相关密封件，公差非常严格，必须符合 IP6x 或等效的入口保护参数。任何间隙都不会被接受，因此在设计金属嵌件时，德特威勒可以精确控制尺寸，将误差幅度降至最低。工程师利用德特威勒橡胶材料非常精确的弹性特性来满足特定高度所需参数内的要求。与 FIP 垫片不同，它没有开始或结束部分，您必须确保没有小通道来防止腐蚀的影响。
可折叠垫圈的精确可靠安装是关键，因为电池制造商正在制造更高密度的电池系统，并且其外壳变得更加复杂和多样化。这些更复杂的设计需要更精确的垫圈，以确保密封完整性不受影响，而解决方案的金属元件可以确保这种情况。金属通常与外壳本身使用的金属相同，并且表面经过阳极氧化和处理，以确保与弹性体部件的牢固结合。其结果是密封解决方案提供了增强的耐用性和导电性，这意味着电流可以通过垫圈轻松地从上盖传输到下壳，从而避免由于电流积聚而导致的腐蚀。独立的纯橡胶和 FIP 解决方案不具备此能力。
最后，电磁干扰 (EMI)（可能影响传感器或关键控制单元等组件）也可以通过 EMI 屏蔽材料来减轻，该材料可用于配制可折叠垫圈的橡胶元件。
模拟提供优化的结果
可折叠垫片密封性能的数值模拟是整个设计过程的核心要素。通过此类模拟，可以了解密封件在极端条件下的准确机械和热行为，确保密封件在各种关键情况下的有效性和可靠性。这项工作从二维有限元模型开始，在该模型中评估密封压力沿密封唇的变化（见图 1）。一旦密封处的接触压力和面积满足特定定义性能的要求，模拟工作将继续进行三维有限元建模，以评估保持可折叠垫片所需的螺栓处的预应力大小到位。该预应力还保证了外壳部件之间所需的导电性。
最后，最后一步重点是对与可折叠垫片连接的整个电池外壳进行仿真，从而确保沿整个密封唇的密封完整性。这些模拟任务有助于垫圈设计过程中的优化过程，其结果是优化的几何尺寸、材料特性和安装力。
内置可持续性
电池制造商也在考虑在其使用寿命期间多次打开电池组进行检查和维护的可能性。可折叠垫圈使这成为可能。如果使用 FIP 垫圈，垫圈的一侧将永久粘附到外壳上。这意味着当垫圈打开时，无法将其移除。由于垫圈和外壳之间没有粘合剂，因此可折叠垫圈可以拆卸并轻松更换。紧固方案采用通用自冲铆钉或M5/M6螺丝，方便开启。当需要检查或维护时，或者当电池达到其使用寿命时，这也使得拆卸更加容易，密封垫圈零损坏。
从生态设计的角度来看，可折叠垫圈的设计原则意味着，从最初的运输、搬运和安装到有效的应用、维护和最终回收，电池制造商都能体验到出色的密封解决方案的好处。
