Camere Climatiche e Rilevatori di Gas per il settore Automotive

Le batterie ricaricabili al litio vengono impiegate sempre più spesso nei prodotti di largo consumo, dai device portatili come smartphone e tablet, all’industria automobilistica. Quest’ultima, in particolare, ha adottato le batterie agli ioni di litio nella produzione di auto elettriche e ibride a causa delle loro prestazioni superiori rispetto alle batterie a piombo.

Le batterie, per via delle loro caratteristiche tecniche e dei materiali con i quali sono fatte, sono sottoposte ad accurati test, per ricercare soluzioni migliorative, testarne le prestazioni, e prevenire malfunzionamenti. Uno di questi test è quello in camera climatica, che mira a verificare la longevità della batteria e la sua tenuta a stress.

Le batterie a litio sono composte da materiali che, in presenza di guasti meccanici o surriscaldamenti, possono evaporare e diventare gas nocivi per la salute e per l’ambiente. Prendono il nome di composti organici volatili (COV), e possono irritare gli occhi, il naso e la gola, e possono anche essere tossici se inalati in grandi quantità. Il rischio di una batteria sottoposta a stress meccanico, cortocircuito, sovraccarico o calore eccessivo è quello di dar luogo a una reazione esotermica che genera COV e gas infiammabili come metano, etano, etilene e idrogeno. Per scongiurare questa eventualità, si utilizza uno strumento detto rivelatore a fotoionizzazione, comunemente indicato con l’acronimo PID (dall’inglese Photo Ionization Detector) che rileva questi composti volatili.

Strumenti come camere climatiche possono aiutare l’industria automobilistica ad aumentare la durata e la prestazione delle batterie, a migliorare l’affidabilità dei componenti e dei materiali, mentre i PID aumentano la sicurezza del personale.

La Camera Climatica

Le camere climatiche vengono utilizzate per condurre test in condizioni di temperatura e umidità controllate simili a quelle in cui la batteria andrà ad operare, ma anche in condizioni che spingono all’estremo la batteria in modo da monitorarne la risposta a fatica. La camera climatica è diventata una dotazione di assoluta necessità per tutte quelle aziende che necessitano di test di alta precisione, tra cui le aziende del settore automotive.

Le batterie a litio possono diventare dei componenti anche molto pericolosi, per questo sono state sviluppate legislazioni ad hoc per la loro messa in commercio. Per quanto riguarda il settore automotive, le linee guida sono quelle dettate dall’EUCAR (The European Council for Automotive R&D), in cui sono stabiliti 7 livelli di rischio per i test, in cui 0 equivale a nessun rischio, e 7 equivale all’esplosione: ogni livello di pericolo è associato a una serie di accessori di sicurezza che la camera climatica utilizzata per condurre il test deve possedere.

La ditta Comastri Davide è in grado di fornire camere climatiche per il controllo dell’umidità e della temperatura della Espec, azienda giapponese tra le più grandi realtà al mondo per la costruzione di camere climatiche. Per il settore automotive sono disponibili camere climatiche per tutti i 7 livelli di rischio e di diverse configurazioni:

• SU 662, con un area test volume di 62 L e range di temperatura che vanno da un minimo di -60/-40/-20°C a un massimo di +150°C
• PU-4, con un area test volume di 800 L e un range di temperatura che va da un minimo di -40°C a un massimo di +100°C
• ARG-1100 e ARS-1100, con un area test volume di 1100 L e range di temperatura che vanno da un minimo di -75/-45°C a un massimo di +180°C
• ARGF-800-15 e ARSF-800-15, con un area test volume di 784 L e un range di temperatura che va da un minimo di -70°C a un massimo di +180°C
• T-4, con un area test volume di 3750 L e un range di temperatura che va da un minimo di -50°C a un massimo di +150°C

Ricerca e Sviluppo per il settore automotive

La diffusione di batterie a litio ricaricabili, nonché incentivi e politiche comunitarie tese all’abbandono dei combustibili fossili, hanno portato ad un aumento delle attività di ricerca e sviluppo nel settore automotive, aumentando domanda e offerta di batterie dalle performance sempre più elevate. Le camere climatiche sono uno strumento fondamentale per l’industria automobilistica nel settore della ricerca e sviluppo poiché:

• Consentono di valutare le prestazioni dei materiali e dei componenti in condizioni ambientali estreme, così da apportare soluzioni per migliorare le prestazioni e sviluppare nuovi prototipi
• Consentono di testare la durata di vita delle batterie e dei materiali, in modo da testare la loro affidabilità

Tra i componenti essenziali per condurre i test sulle batterie ci sono i sistemi di regolazione della temperatura. Infatti, nello sviluppo di componenti elettronici e batterie, procedure di test precise sono di enorme importanza, poiché, con la dilatazione dei materiali, sono sufficienti leggere variazioni di un singolo componente per paralizzare l‘intero sistema o ridurne profondamente le prestazioni. Per questo, simulazioni ambientali con sistemi di regolazione della temperatura sono strettamente necessarie nelle stazioni di test.

Tra gli strumenti di simulazione per il settore automotive, Comastri Davide fornisce i sistemi di temperatura ultra dinamici di uno dei maggiori esperti mondiali di sistemi di controllo della temperatura, JULABO. I sistemi di regolazione della temperatura PRESTO coprono una gamma di temperatura di lavoro compresa fra -93 °C e +250 °C, con elevate capacità di riscaldamento e raffreddamento.

Rilevatori di Gas PID: il TIGER XTL

Altro strumento necessario nell’industria automobilistica per quanto riguarda le batterie di litio sono i rilevatori di gas, utilizzati per il controllo di eventuali perdite di gas tossici. Tra quelli a disposizione della ditta Comastri Davide spicca il TIGER XTL dell’azienda ION Science, azienda britannica con oltre 30 anni di esperienza nella produzione di rilevatori di gas, rilevatori di fughe e strumenti per il monitoraggio della corrosione.

Il TIGER XTL è un rilevatore per COV portatile resistente all’umidità e dal design anti-contaminazione funzionante con un sensore PID e che può essere utilizzato in svariate attività:

Reparto Produzione: sicurezza sul lavoro

I rilevatori di gas possono essere utilizzati per rilevare eventuali perdite di gas o vapori tossici durante la produzione di batterie agli ioni di litio. Le batterie agli ioni di litio sono infatti prodotte utilizzando materiali altamente reattivi che possono generare gas o vapori tossici durante il processo di produzione, specialmente in caso di surriscaldamento o cortocircuiti.

Con un rilevatore COV come il TIGER XTL è possibile monitorare costantemente la presenza di gas o vapori nell’ambiente di lavoro e segnalare eventuali concentrazioni pericolose. In questo modo, il personale di produzione può essere avvertito tempestivamente così da adottare le misure di sicurezza necessarie, come la ventilazione dell’area di lavoro o l’evacuazione in caso di emergenza.

Controllo e Qualità

Il rilevatore TIGER  per COV può però essere utilizzato anche all’interno del veicolo o vicino alla batteria, così da monitorare la presenza di eventuali gas rilasciati. Lo strumento rileva con precisione gas da 0,1 a 5.000 ppm e, con il tempo di risposta più veloce sul mercato (2 soli secondi), attiva la spia che avverte tempestivamente gli occupanti del veicolo o il personale di manutenzione.

I rilevatori di gas possono infatti essere utilizzati anche nella manutenzione periodica delle batterie, per verificare la presenza di eventuali gas rilasciati durante la ricarica o il funzionamento. In questo modo, è possibile identificare eventuali problemi o difetti nella batteria e adottare le misure necessarie per la loro risoluzione.