Analiza postopka pločevine ohišja akumulatorja iz aluminijeve zlitine: ključne točke za izboljšanje strukturne zanesljivosti in doslednosti množične proizvodnje

S hitrim razvojem novih energetskih vozil, sistemov za shranjevanje energije in industrijske energetske opreme so ohišja iz aluminijevih zlitin postala ključni sestavni del sistemov litijevih baterij. Ne glede na to, ali gre za aluminijasto ohišje za litijeve baterije EV, aluminijasto ohišje za baterije LFP ali aluminijasto ohišje za litijeve baterije Powerwall, ki se uporabljajo za shranjevanje energije, njihova kakovost izdelave neposredno vpliva na varnost, zmogljivost odvajanja toplote in življenjsko dobo baterijskega sistema.

 

Obdelava pločevine iz aluminijeve zlitine se nanaša na izdelavo ohišij baterij, ki izpolnjujejo zahteve strukturnega oblikovanja z uporabo pločevine iz aluminijeve zlitine z laserskim rezanjem, CNC žigosanjem, krivljenjem, varjenjem, sestavljanjem in površinsko obdelavo. V primerjavi z jeklenimi ohišji so aluminijeve zlitine lahke, imajo odlično toplotno prevodnost, dobro odpornost proti koroziji in so prilagodljive pri obdelavi, zato se pogosto uporabljajo v električnih baterijah, baterijah za shranjevanje energije in industrijskih energetskih sistemih.

 

Trenutno pogoste uporabe vključujejo aluminijasta ohišja za avtomobilske baterije, aluminijasta ohišja za avtomobilske baterije LiFePO4 in velika ohišja baterij za shranjevanje energije. Pri baterijskih sistemih ohišje ne zagotavlja le mehanske zaščite, ampak mora izpolnjevati tudi številne funkcionalne zahteve, kot so odvajanje toplote, zaščita pred prahom, vodoodpornost in elektromagnetna zaščita.

 

 

 

Lasersko rezanje in CNC žigosanje

Lasersko rezanje je ključni korak pri izdelavi ohišja iz aluminijeve zlitine, ki omogoča visoko{0}}natančno obdelavo zapletenih kontur, montažnih lukenj in prezračevalnih struktur. Pri natančnih baterijskih lupinah, kot so aluminijaste lupine litijeve prizmatične baterije, natančnost rezanja neposredno vpliva na kasnejšo kakovost sestavljanja.

 

Med obdelavo je bistvenega pomena dobro-načrtovana postavitev. Nezadostna razdalja med materialom lahko privede do toplotnih-območij in deformacije pločevine, kar vpliva na dimenzijsko natančnost in ravnost izdelka.

 

Postopek upogibanja

Aluminijeve zlitine imajo pomembne vzmetne lastnosti, zaradi česar je krivljenje kritičen korak v proizvodnji pločevine. Pri izdelkih, kot sta aluminijasto ohišje za akumulatorje za električna kolesa in aluminijasto ohišje za litij-ionske akumulatorje za električna kolesa, lahko nezadostna kompenzacija upogiba poveča montažne vrzeli ali zmanjša učinkovitost tesnjenja.

 

Inženirska zasnova običajno priporoča:

Polmer upogibanja ni manjši od debeline pločevine;
Izogibajte se upogibnim linijam, ki so popolnoma vzporedne s smerjo kotaljenja;
Zadostno upoštevajte parametre kompenzacije vzmeti;
Dovolite razumne tolerance pri sestavljanju.

S pravilnim dizajnom je mogoče učinkovito zmanjšati tveganje za razpoke in izboljšati konsistenco izdelka.

 

Postopki varjenja in spajanja

Za ohišja baterij z visokimi zahtevami glede tesnjenja sta običajni izbiri lasersko varjenje in varjenje z argonom. Za izdelke, ki zahtevajo kasnejše vzdrževanje ali zamenjavo celic, se pogosteje uporabljajo snemljive strukture, kot so kovičenje in vijačenje.

 

Na primer pri obsežnih-projektih električnih baterij, kot je aluminijasto ohišje za električni avtobus EV LiFePO4 Battery Pack, postopek povezovanja ne vpliva le na strukturno trdnost, ampak je povezan tudi z zanesljivostjo v dolgotrajnih okoljih-vibriranja.

 

 

 

Izbira materiala

 

Različne stopnje aluminijevih zlitin imajo različne mehanske in predelovalne lastnosti.

 

Materiali serije 5052 imajo dobro sposobnost oblikovanja in odpornost proti koroziji, zaradi česar so primerni za večino proizvodnje ohišij baterij; serija 6061 združuje visoko trdnost z dobro obdelovalnostjo.

 

Za aplikacije, kot so aluminijaste lupine litijeve prizmatične celice in aluminijaste lupine prizmatične celice LFP, konsistenca materiala neposredno vpliva na poznejši učinek anodizacije in življenjsko dobo izdelka.

 

 

Ohišja baterij običajno zahtevajo natančno poravnavo z baterijsko celico, sistemom BMS in strukturo za odvajanje toplote.

 

Če za primer vzamemo aluminijasto ohišje za baterijo 12 V LiFePO4, aluminijasto lupino celice Primatic Type Cell, lahko pretirano odstopanje v položajih lukenj povzroči težave, kot so težave pri namestitvi konektorja, nezadostno stiskanje tesnilnega obroča ali koncentracija strukturne napetosti.

 

Zato je treba med proizvodnjo skrbno nadzorovati naslednje vidike:

Tolerance dimenzij lukenj;
Natančnost upogibnega kota;
Nadzor ravnosti;
Dimenzijska skladnost sklopa.

 

 

Ohišja iz aluminijeve zlitine običajno uporabljajo površinsko obdelavo, kot so peskanje, ščetkanje, prašno lakiranje in eloksiranje.

 

Pri-elektronskih izdelkih višjega cenovnega razreda, kot so aluminijasti ohišji za litij-ionske baterije Samsung, kakovost površine ne vpliva samo na videz, ampak vpliva tudi na odpornost proti koroziji in dolgoročno stabilnost-.

 

Visoko{0}}kakovostna površinska obdelava mora imeti naslednje značilnosti:

Enotna barva;
Ni bistvene barvne razlike;
Brez zastojev ali lukenj;
Dober oprijem premaza;
Stabilna odpornost na razprševanje soli.

 

 

Zakaj se pri upogibanju aluminijevih zlitin lahko pojavijo razpoke?

 

Upogibne razpoke nastanejo predvsem zaradi naslednjih razlogov:

Nezadosten polmer upogiba;
Prekomerna trdota materiala;
Smer upogibanja sovpada s smerjo valjanja;
Notranje napake v materialu.

 

Za izdelavo aluminijastih lupin za litij-železo-fosfatne baterijske celice je še posebej pomembna ustrezna izbira stanja materiala in parametrov procesa upogibanja.

 

 

Sistemi z litijevimi baterijami morajo običajno izpolnjevati zahteve glede odvajanja toplote in zaščite hkrati.

 

Na primer, v aluminijastem ohišju za akumulator Lifepo4 z električnim motorjem je mogoče doseči dobro toplotno upravljanje ter odpornost proti prahu in vodi z zasnovo reber za odvajanje toplote, optimizirano strukturo toplotne prevodnosti in tesnilnimi trakovi.

 

Zakaj se različne serije izdelkov razlikujejo v barvah?

 

Na barvne razlike pri eloksiranju običajno vplivajo naslednji dejavniki:

Razlike v razredu aluminija;
Razlike v površinski hrapavosti;
Spremembe koncentracije anodizacijske kopeli;
Neskladen nadzor gostote toka;
Razlike v času eloksiranja.

 

Zato je treba za izdelke z visokimi zahtevami glede videza, kot so aluminijaste lupine s prizmatično celico Samsung ali aluminijaste lupine celične litijeve baterije, vzpostaviti strog sistem nadzora procesov.

 

 

Z nenehnim razvojem nove energetske industrije se lupine iz aluminijevih zlitin razvijajo v smeri manjše teže, večje trdnosti in večje integracije.

 

Trenutno so na trgu opažene nenehne strukturne inovacije in nadgradnje postopkov v izdelkih, kot so aluminijasta ohišja za mehke -zapakirane baterije LiFePO4 za ponovno polnjenje, aluminijasta ohišja za nadomestne svinčeve akumulatorske baterije za motorje in aluminijasta ohišja za primarne litij-železne baterije (LiFeS2).

 

Medtem proizvajalci za različne vrste uporabe baterij, vključno z aluminijastimi lupinami iz litijevih celic, aluminijastimi lupinami z litijevo prizmatično celico, aluminijastimi lupinami z litijevimi celicami in aluminijastimi lupinami z litijevimi železnimi celicami, nenehno optimizirajo natančnost obdelave, procese površinske obdelave in avtomatizirane proizvodne zmogljivosti, da bi izpolnili višje zahteve glede varnosti in zanesljivosti.

 

 

 

Ohišje baterije iz aluminijeve zlitineniso le enostavne strukturne komponente; so ključni elementi, ki povezujejo mehansko trdnost, toplotno upravljanje, varnostno zaščito in videz izdelka. Od izbire materiala do obdelave pločevine, od nadzora dimenzij do površinske obdelave, vsak korak postopka vpliva na končno zmogljivost izdelka.

 

Za nova energetska vozila, sisteme za shranjevanje energije in aplikacije industrijskih litijevih baterij lahko izbira razumne konstrukcije iz aluminijeve zlitine in amaterskega proizvodnega procesa učinkovito izboljša zanesljivost izdelka, zmanjša proizvodna tveganja in postavi trdne temelje za poznejšo obsežno-produkcijo.