Анализ на процеса на ламаринени корпуси на батерии от алуминиева сплав: Ключови точки за подобряване на структурната надеждност и последователност на масовото производство

С бързото развитие на нови енергийни превозни средства, системи за съхранение на енергия и промишлено енергийно оборудване, корпусите от алуминиеви сплави се превърнаха в решаващ компонент на системите от литиеви батерии. Независимо дали става въпрос за алуминиева кутия за EV литиеви батерийни пакети, алуминиеви кутии за LFP батерии или алуминиеви кутии за Powerwall литиеви батерийни пакети, използвани за съхранение на енергия, тяхното качество на производство пряко влияе върху безопасността, ефективността на разсейване на топлината и продължителността на живота на батерийната система.

 

Обработката на ламарина от алуминиева сплав се отнася до производството на корпуси на батерии, които отговарят на изискванията за структурен дизайн, като се използват листове от алуминиева сплав чрез лазерно рязане, щамповане с ЦПУ, огъване, заваряване, сглобяване и повърхностна обработка. В сравнение със стоманените корпуси, алуминиевите сплави са леки, имат отлична топлопроводимост, добра устойчивост на корозия и са гъвкави при обработка, като по този начин се използват широко в захранващи батерии, батерии за съхранение на енергия и промишлени енергийни системи.

 

Понастоящем обичайните приложения включват алуминиеви кутии за автомобилни батерии, алуминиеви кутии за автомобилни пакети LiFePO4 батерии и големи кутии за батерии за съхранение на енергия. За батерийните системи корпусът не само осигурява механична защита, но също така трябва да отговаря на множество функционални изисквания като разсейване на топлината, прахоустойчивост, водоустойчивост и електромагнитно екраниране.

 

 

 

Лазерно рязане и CNC щамповане

Лазерното рязане е решаваща стъпка в производството на черупки от алуминиева сплав, позволяваща високо{0}}прецизна обработка на сложни контури, монтажни отвори и вентилационни структури. За прецизни корпуси на батерии, като например алуминиеви корпуси на литиево-призматични батерии, точността на рязане пряко влияе върху последващото качество на сглобяване.

 

По време на обработката добре{0}}планираното оформление е от съществено значение. Недостатъчното разстояние между материала може да доведе до термично-засегнати зони и деформация на ламарината, което засяга точността на размерите и плоскостта на продукта.

 

Процес на формоване на огъване

Алуминиевите сплави показват значителни пружинни характеристики, което прави огъването критична стъпка в производството на ламарина. За продукти като алуминиевата кутия за батерии за електрически велосипеди и алуминиевата кутия за литиево-йонни батерии за електрически велосипеди, недостатъчната компенсация на огъване може да увеличи монтажните празнини или да намали ефективността на уплътняване.

 

Инженерният дизайн обикновено препоръчва:

Радиус на огъване не по-малък от дебелината на ламарината;
Избягвайте линиите на огъване напълно успоредни на посоката на търкаляне;
Обмислете в достатъчна степен параметрите за компенсация на пружинното връщане;
Позволете разумни допуски при сглобяване.

Чрез подходящ дизайн рискът от напукване може да бъде ефективно намален и консистенцията на продукта може да бъде подобрена.

 

Процеси на заваряване и свързване

За корпуси на батерии с високи изисквания за уплътняване, лазерното заваряване и заваряването с аргонова дъга са обичаен избор. За продукти, изискващи по-късна поддръжка или подмяна на клетките, по-често се използват разглобяеми конструкции като нитове и болтове.

 

Например, в широко{0}}мащабни проекти за захранващи батерии, като например алуминиевата кутия за LiFePO4 батериен пакет за електрически автобуси, процесът на свързване не само влияе върху здравината на конструкцията, но също така е свързан с надеждността при дългосрочни-вибрационни среди.

 

 

 

Избор на материал

 

Различните степени на алуминиеви сплави имат различни механични и обработващи свойства.

 

Материалите от серия 5052 имат добра формоспособност и устойчивост на корозия, което ги прави подходящи за производството на повечето корпуси на батерии; серията 6061 съчетава висока якост с добра обработваемост.

 

За приложения като алуминиеви обвивки с литиево призматични клетки и алуминиеви обвивки с призматични LFP клетки, консистенцията на материала пряко влияе върху последващия анодизиращ ефект и продължителността на живота на продукта.

 

 

Корпусите на батериите обикновено изискват прецизно подравняване с клетката на батерията, BMS системата и структурата за разсейване на топлината.

 

Като вземем за пример алуминиевата кутия за 12V LiFePO4 батериен пакет, алуминиева обвивка на клетки от Primatic тип, прекомерното отклонение в позициите на отворите може да доведе до проблеми като трудности при инсталиране на конектора, недостатъчна компресия на уплътнителния пръстен или концентрация на структурно напрежение.

 

Следователно, следните аспекти трябва да бъдат внимателно контролирани по време на производството:

Допустими отклонения на размерите на отвора;
Точност на ъгъла на огъване;
Контрол на плоскостта;
Консистенция на размерите на монтажа.

 

 

Корпусите от алуминиева сплав обикновено използват повърхностни обработки като пясъкоструене, четкане, прахово покритие и анодиране.

 

За-електронни продукти от висок клас, като алуминиеви корпуси за литиево-йонни батерии на Samsung, качеството на повърхността не само влияе върху външния вид, но също така оказва влияние върху устойчивостта на корозия и-дългосрочната стабилност.

 

Високо{0}}качествената повърхностна обработка трябва да притежава следните характеристики:

Равномерен цвят;
Няма значителна разлика в цвета;
Без изтичания или дупки;
Добра адхезия на покритието;
Стабилна устойчивост на солен спрей.

 

 

Защо са склонни да се появяват пукнатини при огъване на алуминиеви сплави?

 

Пукнатините при огъване се причиняват главно от следните причини:

Недостатъчен радиус на огъване;
Прекомерна твърдост на материала;
Посоката на огъване съвпада с посоката на валцуване;
Вътрешни дефекти в материала.

 

За производството на алуминиеви черупки за батерийни клетки от литиево-железен фосфат е особено важен подходящият избор на състояние на материала и параметри на процеса на огъване.

 

 

Системите с литиеви батерии обикновено трябва да отговарят едновременно на изискванията за разсейване на топлината и защита.

 

Например, в алуминиевата кутия за акумулаторна батерия Lifepo4 за електромоторна кола може да се постигне добро термично управление и устойчивост на прах и вода чрез дизайн на ребра за разсейване на топлината, структура с оптимизирана топлопроводимост и уплътнителни ленти.

 

Защо различните партиди продукти показват разлики в цвета?

 

Разликите в цвета на анодирането обикновено се влияят от следните фактори:

Разлики в класа алуминий;
Разлики в грапавостта на повърхността;
Вариации в концентрацията на анодизиращата вана;
Непостоянен контрол на плътността на тока;
Разлики във времето за анодиране.

 

Следователно, за продукти с високи изисквания за външен вид, като алуминиеви черупки с призматични клетки на Samsung или алуминиеви черупки на клетъчна литиева батерия, трябва да се установи стриктна система за контрол на процеса.

 

 

С непрекъснатото развитие на новата енергийна индустрия корпусите от алуминиеви сплави се развиват към по-леко тегло, по-висока якост и по-голяма интеграция.

 

Понастоящем пазарът вижда непрекъснати структурни иновации и надстройки на процеси в продукти като алуминиеви кутии за меки-опаковки LiFePO4 акумулаторни батерии, алуминиеви кутии за резервни оловни акумулаторни батерии и алуминиеви кутии за първични литиево-железни батерии (LiFeS2).

 

Междувременно, за различни видове приложения на батерии, включително алуминиеви корпуси на литиеви клетки, алуминиеви корпуси на литиеви призматични клетки, алуминиеви корпуси на литиево-клетъчни батерии и алуминиеви корпуси на литиево-желязни клетки, производителите непрекъснато оптимизират прецизността на обработката, процесите на повърхностна обработка и автоматизираните производствени възможности, за да отговорят на по-високите изисквания за безопасност и надеждност.

 

 

 

Батерии от алуминиева сплавне са просто прости структурни компоненти; те са ключови елементи, свързващи механичната якост, термичното управление, защитата на безопасността и външния вид на продукта. От избора на материал до обработката на ламарина, от контрола на размерите до обработката на повърхността, всяка стъпка на процеса влияе върху крайните характеристики на продукта.

 

За нови енергийни превозни средства, системи за съхранение на енергия и приложения за промишлени литиеви батерии, изборът на разумен дизайн на структура от алуминиева сплав и аматьорски производствен процес може ефективно да подобри надеждността на продукта, да намали производствените рискове и да постави солидна основа за последващо широкомащабно-производство.