Aluminijasto ohišje baterije in vtisnjena pokrovna plošča: ključni nadzor kakovosti za sisteme za shranjevanje energije

Ohišja baterij iz aluminijeve zlitine 3003/3005 zahtevajo nadzorovano globoko vlečenje, dimenzijsko stabilnost in-varjenje brez napak, da prenesejo notranje spremembe tlaka v aplikacijah EV in ESS. Xiamen APOLLO Technology izdeluje aluminijasta ohišja baterij in pokrove po meri z uporabo natančnega žigosanja, laserskega varjenja, nadzora puščanja s helijem in sistemov za nadzor kakovosti PPAP Level 3.

 

 

 

Izbira materiala: Lastnosti aluminija 3003-H14 in 3005 pod nadzorom proizvodnje ISO 9001

 

Aluminijasto ohišje baterij, ki se uporablja v litij-ionskih baterijskih paketih, zahteva ravnovesje med sposobnostjo oblikovanja, mehansko trdnostjo, odpornostjo proti koroziji in električno izolacijo.

Najpogostejši materiali so aluminijeve zlitine 3003-H14 in 3005. Njihova vsebnost mangana izboljša strukturno stabilnost med postopki globokega vlečenja, hkrati pa ohranja nizko gostoto.

 

Material	Glavni legirani element	Natezna trdnost	Raztezek	Gostota	Tipična uporaba
3003-H14 Aluminij	Al-Mn zlitina	140-180 MPa	3-8%	2,73 g/cm³	Ohišje baterije EV, ohišje baterije ESS
3005 Aluminij	Al-Mn-Mg zlitina	150-200 MPa	4-10%	2,72 g/cm³	Visoko{0}}ohišje baterije
C1100 baker	Cu Večji ali enak 99,90 %	205-275 MPa	Večji ali enak 35 %	8,96 g/cm³	Prevodne komponente baterije
C2680 medenina	Cu-Zn zlitina	300-450 MPa	20-40%	8,47 g/cm3	Sponke in žigosani električni deli

 

Pri cilindričnih, prizmatičnih in baterijskih strukturah za shranjevanje energije se debelina materiala običajno giblje od 0,5 mm do 1,5 mm, odvisno od zahtev zasnove paketa.

 

Postopek globokega vlečenja je treba nadzorovati:

Sila slepega držala: 30-120kN, odvisno od velikosti lupine
Razmerje risanja: na splošno manj kot ali enako 2,0 za prvo-fazo risanja
Zmanjšanje debeline stene: nadzorovano v 10-20 %
Dimenzijska toleranca: običajno ±0,05 mm, kritična območja do ±0,01 mm
Površinska hrapavost: Ra manj kot ali enako 0,8 μm za tesnilne površine

 

 

Aluminijasto ohišje baterij je občutljivo na pogoje pretoka materiala. Prekomerna deformacija povzroči mikrorazpoke, nezadosten pritisk pa gube.

Pogoste napake in metode nadzora:

 

Vrsta napake	Temeljni vzrok	Inženirski nadzor
Pokanje stene	Prekomerna natezna obremenitev med vlečenjem	Optimiziran polmer matrice in mazanje
Spodnje redčenje	Neenakomeren pretok materiala	Progresivna simulacija risanja
Površinske praske	Kontaminacija matrice ali slabo mazanje	Avtomatski čistilni sistem
Odstopanje dimenzij	Vzmetenje po oblikovanju	Pregled CMM in načrtovanje kompenzacije
Raztrganje aluminija	Neustrezna velikost praznine	Analiza DFM pred izdelavo orodij

 

Apollo uporablja matrice za progresivno žigosanje, matrice za natančno obdelavo in sisteme za nadzor CMM za preverjanje kritičnih dimenzij pred masovno proizvodnjo.

 

 

 

Lasersko varjenje Cu-Al in aluminijastega pokrova Zmogljivost spajanja pod zahtevami pod pritiskom

 

Pokrov baterije vključuje več funkcionalnih komponent:

Pozitivni in negativni terminali

Protieksplozijsko varni odzračevalni ventili

Priključki za vbrizgavanje tekočine

Varnostne strukture za sprostitev tlaka

Vmesniki za povezavo zbiralk

Postopek varjenja neposredno vpliva na varnost baterije, ker lahko nepopolno taljenje ali pore povzročijo uhajanje elektrolita in izpad tlaka.

Za aluminijaste pokrove baterij običajne tehnologije spajanja vključujejo:

 

Varilna tehnologija	Vnos toplote	Tipična uporaba	Kontrola kakovosti
Lasersko varjenje Al-Al	Nizka lokalizirana toplota	Tesnjenje pokrivne plošče	Pregled preboja zvara
Lasersko varjenje Cu-Al	Velika težavnost zaradi različnih tališč	Terminalna povezava	Metalografska analiza
Uporovno varjenje	Srednji vnos toplote	Spajanje tankih listov	Nadzor toka in tlaka
Molekularno difuzijsko varjenje	Polprevodniško-združevanje	Visok{0}}zanesljivi prevodni spoji	Natezno in električno testiranje
Odporno srebrno spajkanje	Povezava z visoko prevodnostjo	Električni kontaktni deli	Preizkušanje strižne trdnosti

 

Parametri laserskega varjenja zahtevajo strog nadzor:

Moč laserja: 800W-3000W, odvisno od debeline materiala
Hitrost varjenja: 50-300mm/s
Globina penetracije: Večja ali enaka 80 % debeline materiala
Poroznost zvara: nadzorovana pod mejami notranjih specifikacij
Kontaktni upor: tipičen<0.1mΩ for conductive joints

 

 

Protieksplozijski{0}}ventil je kritična varnostna komponenta v sistemih litijevih baterij.

 

Validacija proizvodnje običajno vključuje:

Test porušitvenega tlaka

Preskus puščanja helija

Pregled preboja zvara

Prečna-metalografska analiza

Validacija termičnega cikla

Tipične zahteve:

 

Preizkusni predmet	Tehnične zahteve
Stopnja uhajanja helija	Manjši ali enak 1 × 10⁻⁶ Pa·m³/s
Test porušitvenega tlaka	V skladu s specifikacijo paketa baterij
Preboj zvara	Večja ali enaka 80 % debeline
Vizualni pregled zvara	Brez razpok, nepopolne fuzije ali prekomernega brizganja
Zadrževanje pritiska	Stabilen po termičnem ciklu

 

Zahtevajte brezplačno oceno in ponudbo DFM

 

 

Pregled plinotesnosti z uporabo helijeve masne spektrometrije

 

Proizvajalci baterij zahtevajo zanesljivo tesnjenje, saj lahko celo mikroskopsko puščanje pospeši razgradnjo elektrolita in skrajša življenjsko dobo baterije.

Odkrivanje puščanja s helijevo masno spektrometrijo zagotavlja višjo občutljivost v primerjavi z običajnim testiranjem zračnega tlaka.

 

Metoda pregleda	Zmogljivost zaznavanja	Aplikacija
Preskus potopitve v vodo	Nizka občutljivost	Osnovno preverjanje tesnjenja
Preskus padca zračnega tlaka	Srednja občutljivost	Pregled produkcije
Test s helijevim masnim spektrometrom	Manjši ali enak 10⁻⁶ Pa·m³/s	Validacija tesnjenja pokrova baterije EV

 

Apollo integrira testiranje puščanja v nadzor kakovosti proizvodnje, da preveri vsako kritično tesnilno strukturo.

 

 

Stranke v avtomobilskem sektorju zahtevajo celotno dokumentacijo o odobritvi proizvodnje pred masovno dostavo.

 

Tipičen paket PPAP 3. stopnje vključuje:

Inženirske risbe

Materialni certifikati

Diagram poteka procesa

PFMEA

Nadzorni načrt

Analiza merilnega sistema (MSA)

Študija zmogljivosti (Cp/Cpk)

Vzorec poročila o pregledu

Evidence o začetni odobritvi proizvodnje

 

Za strukturne komponente akumulatorja EV je dimenzijska zmogljivost običajno usmerjena na:

Cpk Večji ali enak 1,33 za splošne dimenzije

Cpk Večji ali enak 1,67 za kritične mere tesnjenja

Apollo deluje pod:

IATF 16949 sistem vodenja avtomobilske kakovosti

Sistem vodenja kakovosti ISO 9001

Skladnost z RoHS

Skladnost z REACH

 

 

Integrirana proizvodnja od razvoja orodja do množične proizvodnje

 

Xiamen Apollo ponuja proizvodne rešitve OEM za ohišja baterij za EV, ohišja baterij ESS in aluminijaste pokrove.

 

Potek proizvodnje vključuje:

Vhodni pregled materiala

Oblikovanje kalupov in analiza DFM

Globoko vlečenje aluminija

CNC sekundarna obdelava

Lasersko varjenje in tesnjenje

Površinska obdelava

Merski pregled

Test tesnjenja

Oddaja PPAP

Dostava množične proizvodnje

 

 

 

Zmogljivost izdelave	Specifikacija
Material	3003-H14, 3005 aluminijeva zlitina
Toleranca žigosanja	±0,01 mm kritično območje
Tehnologija varjenja	Lasersko varjenje, uporovno varjenje
Inšpekcijska oprema	CMM, optični merilni sistem
Test tesnjenja	Helijeva masna spektrometrija
Sistem kakovosti	IATF 16949, ISO 9001
Validacija proizvodnje	PPAP 3. stopnja
Čas izvedbe prototipa	20-30 dni
Čas za množično proizvodnjo	15-20 dni

 

 

Zasnova ohišja baterije zahteva sodelovanje med materialnimi inženirji, gradbenimi inženirji in proizvodnimi ekipami.

 

Apollo podpira:

Analiza DFM-v zgodnji fazi

Optimizacija izbire materiala

Pregled izvedljivosti matrice za žigosanje

Validacija postopka varjenja

Izdelava prototipa

Nadzor kakovosti množične proizvodnje

 

Za stranke, ki razvijajo nove platforme baterij, zgodnja inženirska komunikacija pomaga zmanjšati cikle spreminjanja orodij in proizvodna tveganja.

 

 

Kakšno raven PPAP lahko zagotovi proizvajalec aluminijastih ohišij za EV projekte?

Apollo zagotavlja dokumentacijo PPAP ravni 3, vključno s PFMEA, načrtom nadzora, MSA, analizo zmogljivosti in poročili o inšpekciji dimenzij.

 

Kako dolgo trajaaluminijasto ohišje baterije po meriorodje in vzorčenje?

Običajno orodje in vzorčenje prototipa zahtevata 20–30 dni, odvisno od kompleksnosti lupine in zahtev glede validacije.

 

Kako se preizkuša puščanje pri varjenju pokrova baterije pred množično proizvodnjo?

Pokrovi baterij so potrjeni s testiranjem puščanja s helijevim masnim spektrometrom, pregledom zvarov in preskusom učinkovitosti tlaka.