Дослідження та застосування контролю герметичності корпусів батарей з алюмінієвого сплаву

 

Зварні-корпуси акумуляторів із алюмінієвого сплаву є важливим компонентом акумуляторних батарей для автомобілів з новою енергією. Їх герметичність безпосередньо впливає на безпеку та стабільність усієї системи. Особливо в літій-іонних акумуляторах, які використовують системи рідинного охолодження, контроль герметичності є ключовою технологією. Аналізуючи структуру рідинного охолодження, процес складання та параметри зварювання, у цьому документі пропонуються заходи щодо вдосконалення з точки зору екструдування матеріалу та оптимізації процесу зварювання, ефективного підвищення герметичності та консистенції корпусів із алюмінієвих сплавів у виробництві літій-іонних акумуляторів.

 

 

 

Зі стрімким розвитком нових енерготранспортних засобів і систем накопичення енергії попит на літій{0}}іонні батареї, елементи живлення Lifepo4 і системи накопичення сонячної енергії (літієві акумулятори) продовжує зростати в секторах електроенергії та накопичення енергії. Щоб зменшити вагу транспортного засобу та збільшити запас ходу, корпуси для акумуляторів із алюмінієвого сплаву (корпуси для акумуляторів) широко використовуються у виробництві літієвих акумуляторних блоків і комплектів акумуляторних блоків завдяки їх чудовому співвідношенню -до-ваги та стійкості до корозії.

 

Порівняно з литими алюмінієвими конструкціями зварні алюмінієві корпуси пропонують такі переваги, як низькі витрати на розробку форми, високу гнучкість конструкції та чудове розсіювання тепла. Однак під час багатокомпонентного-складання та процесу зварювання може легко виникнути погана повітронепроникність, через що охолоджувальна рідина або волога проникнуть, що вплине на продуктивність і термін служби літій-іонної батареї. Поганий контроль герметичності може не лише спричинити збої в системі, як-от коротке замикання та корозію, але й вплинути на безпечну роботу батареї для літій-іонних систем зберігання енергії. Таким чином, контроль герметичності корпусів з алюмінієвого сплаву став критичною проблемою у виробництві літій-іонних акумуляторів для нових транспортних засобів і сонячних домашніх систем.

 

 

Акумуляторні блоки живлення переважно використовують повітряне та рідинне охолодження для розсіювання тепла. Хоча рідинне охолодження є структурно складним, воно пропонує відмінну теплопровідність і контроль температури, що робить його основним варіантом. Корпуси з алюмінієвого сплаву з рідинним{2}}охолодженням зазвичай зварюються разом із кількох алюмінієвих пластин і складаються з верхньої кришки, нижньої оболонки та каналів охолодження.

 

У таких продуктах, як літієві батареї SuperPack і літій-іонні батареї для сонячних продуктів, вимоги до герметичності каналу рідинного охолодження набагато вищі, ніж до корпусу. Для тестування потрібен спеціальний пристрій для перевірки герметичності, куди вводять стиснене повітря за стандартних умов температури та тиску, а ефективність ущільнення оцінюють за допомогою методу падіння тиску. Погана герметичність часто призводить до витоків, корозії та коротких замикань у рідинній системі охолодження, створюючи загрозу для надійності всієї системи літієвих сонячних батарей.

 

Основні виробничі процеси зварного корпусу з алюмінієвого листа включають: лиття алюмінієвого зливка, екструзію листа, пиляння, механічну обробку, дугове зварювання та зварювання тертям, випробування на герметичність і складання. Якість обробки базової пластини рідинного охолодження безпосередньо визначає безпеку та довговічність усієї літій-{1}}іонної батареї.

 

 

Аналіз зразків несправних батарейних лотків показав, що дефекти герметичності були в основному зосереджені в зварних швах і порожнині опорної плити. Приблизно 83% витоків повітря спричинені неякісними зварними швами, включаючи такі проблеми, як центральна пористість-закінчення дуги та прогор-наскрізь; приблизно 16% викликані розтріскуванням і розшаруванням у порожнині пластини.

 

До основних причин цих дефектів відносяться:

Неправильна екструзія пластини, що призводить до поганої якості зварювання;

Неправильне узгодження зварювального струму і швидкості, що призводить до неповного зварювання;

Недостатній затиск опорної плити, що призводить до деформації, викликаної усадкою під час зварювання;

Недостатня міцність бічних стінок проточного каналу пластини, що призводить до появи тріщин, спричинених напругою зварювання.

 

Ці проблеми не лише впливають на структурну цілісність коробки, але також можуть призвести до витоку охолоджуючої рідини, що загрожує-довгостроковій стабільності роботи літій-іонної батареї для сонячної енергетичної системи.

 

 

(1) Оптимізація матеріалів і процесу екструзії

Щоб підвищити якість зварювання листового металу, ми повинні почати з конструкції екструзійної матриці та параметрів процесу:

 

Належним чином потовщіть верхню матрицю та зменште діаметр відвідного отвору, щоб збільшити об’єм зварювальної камери та покращити гідростатичний тиск.

Відрегулюйте температуру та швидкість екструзії (наприклад, від 475 градусів до 440 градусів і від 3 м/с до 2,4 м/с);

Виберіть екструдер більшої потужності (наприклад, від 2800T до 4000T), щоб збільшити силу екструзії та щільність матеріалу.

 

Ці заходи ефективно покращують зварюваність матеріалу та забезпечують більш стабільну якість основного матеріалу для подальшого зварювання.

 

(2) Процес зварювання та контроль деформації

Щоб вирішити проблеми зварювальної деформації та витоку повітря, вживаються такі заходи:

 

Встановіть різні струми, напруги та швидкості зварювання відповідно до товщини пластини та вимог до зварювання;

Додайте затискні пристрої, щоб запобігти викривленню та зсуву нижньої пластини.

Точний контроль надходження тепла, щоб переконатися, що зварний шов повністю розплавлений, а поверхня гладка.

Проведіть випробування на 100% герметичність зварної коробки літієвої батареї, щоб переконатися у відсутності витоку.

 

Після вдосконалення рівень герметичності готової коробки збільшився з початкових 55% до понад 90%, що відповідає стандартам застосування високо-продуктивних літієвих-іонних акумуляторів і блоків літієвих батарей для систем зберігання сонячної енергії.

 

 

 

Герметичність акумуляторної коробки з алюмінієвого сплаву безпосередньо пов’язана з безпекою, терміном служби та екологічністю літієвих батарей і систем Power Battery Cell. Завдяки систематичній оптимізації процесу екструзії пластин, конструкції матриці та параметрів зварювання можна ефективно вирішити проблему герметичності камери рідинного охолодження, а також покращити консистенцію та надійність продукту.

 

Результати цього дослідження мають велике значення для виробників акумуляторів для літій-іонних систем накопичення енергії, літій-іонних батарей для сонячних домашніх систем і літій-іонних акумуляторних блоків. У майбутньому, як сфера застосування літієвих сонячних батарей іЕлементи живлення Lifepo4продовжує розширюватись, висока-повітронепроникність і висока-надійність технологія виробництва акумуляторних коробок з алюмінієвого сплаву стане ключовою ланкою контролю якості в новому ланцюжку енергетичної промисловості.