Поглиблений-аналіз знань галузі алюмінієвих корпусів квадратних літієвих батарей

Алюмінієвий корпус квадратної літієвої батареї – це компонент металевої оболонки, виготовлений із високоякісних-алюмінієвих сплавів шляхом точного штампування, розтягування або глибокої витяжки та інших процесів формування, і використовується для упаковки квадратних літій-іонних батарей. Будучи одним із трьох основних структурних компонентів літієвих батарей (позитивний електрод, негативний електрод, корпус і сепаратор), алюмінієвий корпус виконує кілька функцій, таких як механічна підтримка, захист від навколишнього середовища, теплопровідність і захист безпеки в елементі батареї. Порівняно з алюмінієвим ламінованим чохлом для літієвих акумуляторів, який використовується в літієвих акумуляторах із м’якою упаковкою, квадратний алюмінієвий корпус має вищу механічну міцність, кращу стабільність розмірів і кращі можливості керування температурою; У порівнянні з циліндричним сталевим корпусом алюмінієвий корпус має очевидні переваги в легкості та використанні простору.

 

Алюмінієвий корпус квадратної літієвої батареї зазвичай складається з основного корпусу та кришки (включаючи позитивні та негативні полюси, вибухозахищені клапани, ін’єкційні отвори тощо). Кришка і корпус герметизуються лазерним зварюванням. Оскільки вимоги до щільності енергії та безпеки електромобілів, систем накопичення енергії та портативних електронних пристроїв продовжують зростати, рішення з квадратним алюмінієвим корпусом, широко поширене основними автомобільними компаніями, такими як Prismatic Cell для бренду BYD, стало однією з провідних форм упаковки в галузі силових акумуляторів. Вибір матеріалів алюмінієвої оболонки, точність формування та якість герметизації зварювання безпосередньо визначають термін служби, безпеку та продуктивність батареї. Тому цей компонент класифікується як високо-додана-вартість і високо-технологічна порогова ланка в ланцюжку індустрії акумуляторних батарей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Матеріал алюмінієвого сплаву, вибраний для алюмінієвого корпусу квадратної літієвої батареї, вибір його сорту та контроль мікроструктури безпосередньо визначають ефективність формування, якість зварювання та стійкість корпусу до корозії. Наразі найбільш часто використовуваними матеріалами в промисловості є алюмінієвий сплав 3003 (алюмінієвий-марганцевий сплав) і 6061 алюмінієвий сплав (алюмінієвий-магнієвий-кремнієвий сплав). Серед них сплав 3003 став основним вибором для квадратних алюмінієвих оболонок завдяки чудовій продуктивності глибокої витяжки, хорошій стійкості до корозії та помірній міцності. Основним легуючим елементом алюмінієвого сплаву 3003 є марганець (приблизно 1,0-1,5%), який покращує міцність на розрив і зміцнювальні властивості матеріалу без значного зниження електро- та теплопровідності. Товщина матеріалу зазвичай контролюється в межах від 0,3 мм до 1,2 мм, а конкретне значення залежить від ємності та розміру ядра батареї - батареї великої ємності (наприклад, 100 А·год і більше) мають тенденцію використовувати більш товсті оболонки (0.8- 1.2 мм) для забезпечення міцності конструкції; споживчі батареї використовують тонші оболонки (0.3- 0.6 мм) для досягнення вищої щільності енергії. З точки зору контролю структури, алюмінієві оболонкові матеріали зазвичай вимагають розміру зерна менше рівня 5, щоб уникнути дефектів апельсинової кірки або розтріскування під час процесу глибокого витягування.

 

З точки зору стану поверхні, внутрішню стінку алюмінієвої оболонки зазвичай потрібно хімічно пасивувати або анодувати, щоб покращити хімічну сумісність з електролітом і запобігти реакції алюмінію з гексафторфосфатом літію (LiPF₆) з утворенням фтористоводневої кислоти, яка роз’їдає оболонку. Для тих самих матеріалів, які використовуються в алюмінієвому корпусі EV Battery Pouch Cell, додатково слід звернути увагу на взаємодію ізоляції з позитивними та негативними виступами. Зазвичай на внутрішню стінку корпусу наноситься ізоляційний шар або під час складання вставляється ізоляційна плівка. Варто зазначити, що хоча основна система матеріалів алюмінієвої оболонки для призматичних і циліндричних батарейних корпусів подібна, вимоги до індексу анізотропії (значення r) і індексу зміцнення (значення n) матеріалу відрізняються через відмінності в процесі формування (глибока витяжка для квадрата та багаторазова витяжка зі змінним діаметром для циліндра).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виробництво алюмінієвих корпусів для квадратних літієвих батарей передбачає численні процеси точного формування, серед яких процес глибокої витяжки є технічно найскладнішою та основною ланкою, яка найбільше впливає на якість продукції. Потік процесу починається з розмотування та заготовки рулонів алюмінієвого сплаву: алюмінієва стрічка подається у високошвидкісний-штамп, а закруглена прямокутна або приблизно квадратна заготовка (так звана заготовка) видавлюється через заготовку. Форма та розмір заготовки точно розраховуються для досягнення розумного розподілу матеріалу під час наступного багато-витягування. Подальший основний процес — це багато{5}}прохідне глибоке витягування: шматок матеріалу послідовно пропускають через кілька наборів пуансонів і увігнутих штампів, поступово деформуючи плоский шматок матеріалу в квадратну оболонку із заданою глибиною та заокругленими нижніми кутами. Кількість проходів витягування залежить від співвідношення глибини оболонки до розміру отвору (тобто коефіцієнта витягування). Типовий квадратний алюмінієвий корпус для акумулятора вимагає 4-7 процесів витягування.

 

Після кожного проходу волочіння можна проводити проміжний відпал, щоб усунути зміцнення та відновити пластичність матеріалу. Під час процесу витягування необхідно суворо контролювати зазор між пуансоном і матрицею (зазвичай 1,05-1,15 товщини матеріалу), тип і кількість мастила для покриття, а також швидкість витягування, щоб запобігти зморшкам, тріщинам або серйозній нерівності товщини на бічних стінках оболонки. Напівфабрикати після глибокої витяжки обрізають (обрізають) для видалення нерівних країв, а потім очищають від волочильної олії та алюмінієвої стружки. Швидкість зменшення товщини стінки є ключовим індикатором для вимірювання рівня процесу глибокого витягування - відмінна конструкція процесу може контролювати максимальну швидкість зменшення товщини стінки в межах 15%, а нижній кут оболонки є областю з найменшою товщиною стінки, і місцеве стоншення там не повинно бути менше ніж 75% проектної товщини стінки.

 

Для надзвичайно вимогливого алюмінієвого корпусу або алюмінієвого корпусу для однокомпонентної літій-іонної батареї EV Battery Pouch також буде виконано корекцію бічних стінок (фінішна обробка розміру) і вирівнювання нижньої поверхні після глибокого витягування, щоб переконатися, що прямолінійність, вертикальність і площинність нижньої поверхні корпусу відповідають вимогам до позиціонування автоматизованої складальної лінії. Лазерне зварювання між кожухом (зокрема стовпом, вибухозахищеним клапаном, отвором для впорскування рідини) та корпусом є ще одним ключовим процесом. Волоконний лазер безперервної дії або імпульсний лазер зазвичай використовується для периферійного ущільнювального зварювання. Швидкість зварювання, потужність лазера та розфокусування повинні бути точно узгоджені, щоб отримати зварний шов без пор, без бризок і з достатньою глибиною проплавлення. Зварна оболонка повинна пройти випробування на герметичність (виявлення витоків за допомогою гелієвої мас-спектрометрії або метод перепаду тиску) і перевірку зовнішнього вигляду зварного шва.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зі швидким розвитком нових енергетичних транспортних засобів, розподілених накопичувачів енергії та портативного нового енергетичного обладнання сценарії застосування літієвих батарей продовжують розширюватися, а вимоги ринку до адаптивності, безпеки та можливостей налаштування корпусів акумуляторів продовжують зростати, що призвело до появи різноманітних сегментованих індивідуальних виробів з алюмінієвих корпусів. У відповідь на особливі потреби автомобільних силових акумуляторів EV Battery Pouch Cell Aluminium Case силовий акумуляторний чохол і квадратний алюмінієвий корпус були спеціально оптимізовані для умов експлуатації транспортного засобу та мають більшу стійкість до вібрації, високої температури та деформації, а також підходять для складних умов водіння автомобіля. У той же час галузь добре адаптована до потреб персоналізації бренду. Спеціальні квадратні алюмінієві корпуси акумуляторних елементів, такі як Prismatic Cell для бренду BYD, налаштовані та розроблені відповідно до ексклюзивного розміру, процесу пакування та стандартів продуктивності акумуляторних елементів бренду для досягнення точної адаптації корпусу та акумуляторних елементів. Крім того, популярність невеликого одноелементного літієвого акумуляторного обладнання також зробила алюмінієвий корпус для одноелементної літієво-іонної батареї широко використовуваним, повністю охоплюючи різні сценарії застосування великих, середніх і малих літієвих батарей.

Дивлячись на тенденції розвитку галузі, алюмінієвий корпус квадратних літієвих батарей постійно вдосконалюється в напрямку легкої, високої міцності, високої безпеки, високої точності та екологічного захисту навколишнього середовища. На рівні матеріалів промисловість продовжує оптимізувати співвідношення алюмінієвих сплавів. Завдяки новій технології модифікації сплаву, зберігаючи перевагу легкої ваги, міцність на розрив, ударостійкість і стійкість до високих температур додатково покращено, щоб задовольнити потреби розробки літієвих акумуляторів із високою-потужністю, високою-швидкістю заряджання та розряджання. На рівні процесу такі технології, як автоматичне точне штампування, обробка зміцнення поверхні та контроль точності мікрон-рівня, поступово стають популярними, дозволяючи продовжувати покращувати герметичність, площинність і корозійну стійкість корпусу, відповідаючи суворим стандартам високоякісних накопичувачів-енергії та-автомобільних акумуляторів. З точки зору форми продукту, на додаток до традиційних твердих алюмінієвих оболонок, гнучкі пакувальні опорні структури продовжують інновації. Алюмінієвий ламінований мішок для літієвих батарей-іонних акумуляторів Алюмінієво{11}}пластмасова плівкова композитна структура упаковки ще більше збагачує форму продукту корпусів літієвих батарей і адаптується до потреб досліджень і розробок тонкого, легкого та гнучкого літієвого акумуляторного обладнання. У майбутньому, оскільки індустрія інтелектуального накопичення енергії та нових енерготранспортних засобів продовжує вдосконалюватися, технологічна ітерація та адаптивність алюмінієвих корпусів літієвих батарей будуть продовжувати вдосконалюватися.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ласкаво просимо, щоб надіслати креслення структури клітини або технічні характеристики до нашого інженерного док-вікна, і професійна команда проведе цеli на комірці Алюмінієва оболонкатехнологічність і оптимізація технологічного рішення. Ми відповідаємо на кожну вашу технічну потребу за допомогою наших можливостей розробки форм і точності формування.