Алуминиев корпус на батерията и щамповане на капака: Ключов контрол на качеството за системи за съхранение на енергия

Корпусите за батерии от алуминиева сплав 3003/3005 изискват контролирано дълбоко изтегляне, стабилност на размерите и-бездефектно заваряване, за да издържат промените на вътрешното налягане в приложенията EV и ESS. Xiamen APOLLO Technology произвежда персонализирани алуминиеви кутии за батерии и покриващи плочи, използвайки прецизно щамповане, лазерно заваряване, проверка на течове с хелий и системи за контрол на качеството PPAP ниво 3.

 

 

 

Избор на материал: Свойства на алуминий 3003-H14 и 3005 под контрол на производството по ISO 9001

 

Корпусите на алуминиевите батерии, използвани в литиево-йонни батерийни пакети, изискват баланс между формоспособност, механична якост, устойчивост на корозия и електрическа изолация.

Най-често срещаните материали са алуминиеви сплави 3003-H14 и 3005. Тяхното съдържание на манган подобрява структурната стабилност по време на процеси на дълбоко изтегляне, като същевременно поддържа ниска плътност.

 

Материал	Основен сплавен елемент	Якост на опън	Удължение	Плътност	Типично приложение
3003-H14 Алуминий	Al-Mn сплав	140-180 MPa	3-8%	2,73 g/cm³	EV корпус на батерията, корпус на батерията ESS
3005 Алуминий	Al-Mn-Mg сплав	150-200 MPa	4-10%	2,72 g/cm³	Висока{0}}здрава кутия за батерии
C1100 Мед	Cu По-голямо или равно на 99,90%	205-275 MPa	По-голямо или равно на 35%	8,96 g/cm³	Проводими компоненти на батерията
C2680 Месинг	Cu-Zn сплав	300-450 MPa	20-40%	8,47 g/cm	Клеми и щамповани електрически части

 

За цилиндрични, призматични и батерийни структури за съхранение на енергия дебелината на материала обикновено варира от 0,5 mm до 1,5 mm, в зависимост от изискванията за дизайн на опаковката.

 

Процесът на дълбоко изтегляне трябва да се контролира:

Сила на държача на заготовката: 30-120kN в зависимост от размера на корпуса
Коефициент на изчертаване: обикновено По-малко или равно на 2,0 за първия-етап на изчертаване
Намаляване на дебелината на стената: контролирано в рамките на 10-20%
Толеранс на размерите: обикновено ±0,05 mm, критични зони до ±0,01 mm
Грапавост на повърхността: Ra По-малко или равно на 0,8 μm за запечатващи повърхности

 

 

Корпусите на алуминиевите батерии са чувствителни към условията на потока на материала. Прекомерната деформация причинява микропукнатини, докато недостатъчното налягане създава бръчки.

Често срещани дефекти и методи за контрол:

 

Тип дефект	Първопричина	Инженерен контрол
Напукване на стени	Прекомерно напрежение на опън по време на изтегляне	Оптимизиран радиус на матрицата и смазване
Изтъняване на дъното	Неравномерен поток на материала	Симулация на прогресивно рисуване
Повърхностни драскотини	Замърсяване на матрицата или лошо смазване	Автоматична система за почистване
Отклонение на размерите	Пружинно връщане след формоване	Инспекция на CMM и проектиране на компенсация
Разкъсване на алуминий	Неподходящ размер на заготовката	DFM анализ преди инструментална екипировка

 

Apollo използва матрици за прогресивно щамповане, матрици за прецизна обработка и системи за контрол на CMM, за да провери критичните размери преди масовото производство.

 

 

 

Изисквания за свързване на Cu-Al и алуминиево покритие при лазерно заваряване под налягане

 

Покриващите плочи на батерията интегрират множество функционални компоненти:

Положителни и отрицателни клеми

Взривозащитени{0}} вентилационни вентили

Портове за инжектиране на течности

Предпазни структури за освобождаване на налягането

Интерфейси за свързване на шини

Процесът на заваряване влияе пряко върху безопасността на батерията, тъй като непълното сливане или порите могат да причинят изтичане на електролит и прекъсване на налягането.

За алуминиевите капаци на батериите обичайните технологии за свързване включват:

 

Технология на заваряване	Входяща топлина	Типично приложение	Контрол на качеството
Лазерно заваряване Al-Al	Ниска локализирана топлина	Уплътнение на капака	Проверка на проникването на заваръчния шев
Лазерно заваряване Cu-Al	Висока трудност поради различни точки на топене	Терминална връзка	Металографски анализ
Съпротивително заваряване	Средно подаване на топлина	Свързване на тънък лист	Мониторинг на ток и налягане
Молекулярно дифузионно заваряване	Свързване-в твърдо състояние	Високо{0}}надеждни проводими съединения	Изпитване на опън и електричество
Устойчивост на сребърно спояване	Връзка с висока проводимост	Електрически контактни части	Изпитване на якост на срязване

 

Параметрите на лазерното заваряване изискват строг контрол:

Мощност на лазера: 800W-3000W, в зависимост от дебелината на материала
Скорост на заваряване: 50-300mm/s
Дълбочина на проникване: По-голяма или равна на 80% от дебелината на материала
Порьозност на заваръчния шев: контролирана под границите на вътрешните спецификации
Контактно съпротивление: обикновено<0.1mΩ for conductive joints

 

 

Взривозащитеният{0}}вентил е критичен предпазен компонент в системите с литиеви батерии.

 

Валидирането на производството обикновено включва:

Тест за налягане на спукване

Тест за теч на хелий

Проверка на проникването на заваръчния шев

Напречен{0}}металографски анализ

Термично циклично валидиране

Типични изисквания:

 

Тестови елемент	Инженерни изисквания
Скорост на изтичане на хелий	По-малко или равно на 1×10⁻⁶ Pa·m³/s
Тест за налягане на спукване	Според спецификацията на батерията
Проникване на заваръчен шев	По-голяма или равна на 80% дебелина
Визуална проверка на заваръчните шевове	Няма пукнатини, непълно сливане или прекомерно пръскане
Задържане на налягането	Стабилен след термичен цикъл

 

Поискайте безплатна DFM оценка и оферта

 

 

Проверка на газонепроницаемостта с помощта на хелиева масспектрометрия

 

Производителите на батерии изискват надеждно уплътняване, тъй като дори микроскопично изтичане може да ускори разграждането на електролита и да намали живота на батерията.

Откриването на течове с хелиева масспектрометрия осигурява по-висока чувствителност в сравнение с конвенционалното изпитване под налягане на въздуха.

 

Метод на проверка	Възможност за откриване	Приложение
Тест за потапяне във вода	Ниска чувствителност	Основна проверка на запечатването
Тест за намаляване на налягането на въздуха	Средна чувствителност	Производствен скрининг
Тест с хелиев масов спектрометър	По-малко или равно на 10⁻⁶ Pa·m³/s	Валидиране на пломбирането на капака на батерията на EV

 

Apollo интегрира тестването за течове в контрола на качеството на производството, за да провери всяка критична уплътнителна структура.

 

 

Автомобилните клиенти изискват пълна документация за одобрение на производството преди масова доставка.

 

Типичният пакет PPAP ниво 3 включва:

Инженерни чертежи

Сертификати за материали

Диаграма на процеса

PFMEA

Контролен план

Анализ на системата за измерване (MSA)

Проучване на възможностите (Cp/Cpk)

Образец на протокол от проверка

Първоначални записи за одобрение на производството

 

За структурните компоненти на EV батерията, размерната способност обикновено е насочена към:

Cpk По-голям или равен на 1,33 за общи размери

Cpk По-голям или равен на 1,67 за критични размери на запечатване

Apollo работи под:

IATF 16949 система за управление на качеството на автомобилите

Система за управление на качеството ISO 9001

Съответствие с RoHS

Съответствие с REACH

 

 

Интегрирано производство от разработване на инструменти до масово производство

 

Xiamen Apollo предоставя OEM производствени решения за кутии за батерии за EV, черупки за батерии ESS и алуминиеви капаци.

 

Производственият работен процес включва:

Входяща проверка на материала

Дизайн на матрица и DFM анализ

Алуминиево щамповане с дълбоко изтегляне

CNC вторична обработка

Лазерно заваряване и запечатване

Повърхностна обработка

Проверка на размерите

Тест за течове

PPAP подаване

Доставка на масово производство

 

 

 

Производствена способност	Спецификация
Материал	3003-H14, 3005 алуминиева сплав
Толерантност на щамповане	±0,01 mm критична зона
Технология на заваряване	Лазерно заваряване, съпротивително заваряване
Оборудване за проверка	CMM, оптична измервателна система
Тест за течове	Хелиева масспектрометрия
Система за качество	IATF 16949, ISO 9001
Валидиране на производството	PPAP ниво 3
Време за изпълнение на прототипа	20-30 дни
Време за изпълнение на масовото производство	15-20 дни

 

 

Дизайнът на корпуса на батерията изисква сътрудничество между инженери по материали, строителни инженери и производствени екипи.

 

Apollo поддържа:

DFM анализ на-ранен етап

Оптимизиране на избора на материал

Преглед на осъществимостта на матрицата за щамповане

Валидиране на процеса на заваряване

Производство на прототип

Контрол на качеството на масовото производство

 

За клиенти, разработващи нови платформи за батерии, ранната инженерна комуникация помага за намаляване на циклите на модификация на инструментите и производствените рискове.

 

 

Какво ниво на PPAP може да предостави производителят на алуминиева кутия за батерии за проекти за EV?

Apollo предоставя документация за PPAP ниво 3, включително PFMEA, контролен план, MSA, анализ на възможностите и доклади за проверка на размерите.

 

Колко дълго ставаперсонализирана алуминиева обвивка на батериятаинструментална екипировка и вземане на проби?

Типичното оборудване и вземането на проби от прототипи изискват 20-30 дни, в зависимост от сложността на корпуса и изискванията за валидиране.

 

Как се тества теч от заваряване на капака на батерията преди масово производство?

Капаците на батериите се валидират чрез тестване за течове с хелиев масспектрометър, проверка на заваръчните шевове и тестване на ефективността на налягането.