Индустриален анализ на структурните компоненти на литиево-йонната батерия: Основни материали и тенденции в производството на батерии

 

Структурните компоненти на силовата батерия са ключови части на литиево-йонните батерийни системи, отговорни основно за осигуряването на механична опора, уплътнение, проводимост на тока и защита на безопасността на клетките на батерията. Най-общо казано, структурните компоненти на силовата батерия включват горни капаци на клетката, стоманени или алуминиеви корпуси, съединители за батерии и гъвкави съединители; тясно дефинирани, те се отнасят главно до корпуси на клетки и модули на горния капак на батерията, като капака на захранващата батерия и горната капачка на литиевата батерия.

 

В структурата на батерията, структурните компоненти не само осигуряват физическа защита, но също така пряко влияят върху ефективността на запечатване, възможностите за управление на топлината и надеждността на безопасността на системата за батерии. С бързото развитие на нови енергийни превозни средства и системи за съхранение на енергия, значението на структурните компоненти непрекъснато нараства, особено при висока-енергийна-плътност и висока-безопасност-стандартни батерийни системи, където литиево-йонните капаци на батерията са се превърнали в един от основните компоненти в дизайна на батерията.

 

 

 

Въз основа на различни технологии за опаковане на батерии, в момента на пазара има три основни структурни форми на батерии: призматични батерии, цилиндрични батерии и торбички. Различните опаковъчни форми съответстват на различни системи от структурни компоненти.

 

Цилиндричните и призматичните батерии обикновено се наричат ​​батерии с твърд-корпус, чиято структура се състои главно от корпус и капак. Призматичните батерии обикновено използват обвивка от алуминиева сплав, комбинирана със структурни компоненти като призматичен капак на литиева батерия или горен капак за призматични батерийни клетки, за да се постигне запечатване и токова връзка.

 

За разлика от тях, торбичките използват алуминиево-пластмасово фолио като опаковъчен материал, което води до значително различна структурна форма от батериите с твърд-куфар. Въпреки това, в новите енергийни превозни средства и приложения за съхранение на енергия призматичните батерии с твърд -куфар остават основното решение поради тяхната висока безопасност и структурна стабилност, което води до продължаващо нарастване на пазарното търсене на алуминиеви капаци на батерии и свързани с тях компоненти на капака.

 

 

 

От гледна точка на индустрията, структурните компоненти на батериите притежават както характеристиките на „обработка на насипни материали“, така и на „прецизно производство“.

 

По отношение на структурата на разходите, разходите за суровини обикновено представляват повече от 50% от общите разходи за структурни компоненти. Структурните компоненти на батерии с призматичен-корпус използват основно алуминиева сплав като основен материал, като същевременно включват и спомагателни материали като мед, стомана и инженерни пластмаси. Например, в конструкциите на горния капак на батериите, обикновените алуминиеви капаци за батерии трябва да балансират силата, проводимостта и устойчивостта на корозия.

 

За някои токопроводими-компоненти се изискват и медно-алуминиеви композитни структури за балансиране на проводимостта и контрола на теглото. Например медни и алуминиеви биметални биполярни плочи се използват в компоненти за свързване на ток в някои батерийни системи.

 

От страна на производството, производството на структурни компоненти на батерии е типичен прецизен производствен процес. Корпусът обикновено се произвежда чрез щамповане и множество процеси на разтягане, докато монтажът на горния капак включва множество процеси като щамповане, лазерно заваряване, леене под налягане и прецизно сглобяване. С нарастващото ниво на автоматизация в индустрията, производството на структурни компоненти постепенно се измества към гъвкави производствени линии и силно автоматизирано оборудване, за да отговори на изискванията на широко-мащабно, високо-постоянно производство.

 

 

Новите енергийни батерии за превозни средства обикновено се състоят от стотици или дори хиляди клетки; следователно последователността на клетките е от решаващо значение за работата на целия батериен модул и батерийния пакет. В тази среда на приложение прецизността на производството и стабилността на качеството на структурните компоненти трябва да достигнат изключително високи стандарти.

 

Производството на{0}}автомобилни батерии обикновено изисква процентът на дефектите да се контролира на ниво PPM, което поставя строги изисквания към точността на размерите, качеството на заваряване и надеждността на запечатване на структурните компоненти. Например при призматичните батерии качеството на заваряване и запечатване между капака на призматичната литиева батерия и корпуса на клетката влияе пряко върху херметичността и живота на батерията.

 

Освен това, по време на сглобяването на модула, структурата на горния капак също трябва да осигури текуща връзка и функции за защита на безопасността; следователно структурни компоненти като алуминиевия капак на кутията на батерията трябва да притежават отлична механична якост и устойчивост на топлина.

 

 

През последните години, с бързото развитие на индустрията за нови енергийни превозни средства, цената на батериите продължава да намалява. Намаляването на разходите в батерийните системи идва главно от три аспекта: широко{1}}производство, технологичен напредък и оптимизиране на материалните разходи.

 

В структурата на разходите за клетката разходите за структурни компоненти обикновено представляват около 8% от цената на клетката. Въпреки че цените на суровините (като алуминий, мед и стомана) не са намалели значително, общата цена на структурните компоненти все още показва низходяща тенденция чрез автоматизирано производство, подобрено използване на материалите и оптимизирана производствена ефективност.

 

Например, оптимизирането на дизайна на оформлението на материала може значително да подобри използването на алуминий, като по този начин намали разходите за единица продукт. В системите за опаковане на батерии подобрената производствена ефективност на покриващата плоча на батерията и свързаните с нея компоненти на горния капак е ключов фактор за намаляване на разходите в индустрията на структурните компоненти.

 

 

При батерийни конструкции с твърд-корпус горният капак е най-модерната технологична част. Горният капак не само запечатва батерията, но също така интегрира множество ключови функционални модули.

 

Първо, осигурява запечатване и фиксиране. След като акумулаторната клетка е сглобена, горният капак е лазерно -заварен към алуминиевия корпус, образувайки напълно запечатана структура. Компоненти като Призматичния литиев батериен анекс играят тази роля в техния структурен дизайн.

 

Второ, осигурява токова проводимост. Клемите в горния капак са заварени към клемите на акумулаторната клетка чрез свързващи зъбци, позволяващи провеждане на ток в акумулаторната клетка и свързване към шината на ниво модул.

 

Освен това, горният капак интегрира множество структури за безопасност. Например взривообезопасени-плочи и-преобръщащи се плочи могат да облекчат налягането или да прекъснат тока, когато вътрешното налягане на батерията се повиши необичайно, като по този начин намаляват риска от термично изтичане на батерията. В някои дизайни модулът на горния капак се нарича още LFP Safety Cover Set, използван като защитна структура за безопасност в литиево-железни фосфатни батерийни системи.

 

 

В сравнение с монтажа на горния капак, производственият процес на корпуса на батерията е сравнително прост, като обикновено се използва непрекъснат процес на разтягане за производство на алуминиеви конструкции на корпуса. Въпреки това, тъй като енергийната плътност на батерията продължава да се увеличава, изискванията за характеристиките на материала на корпуса също стават все по-строги.

 

Понастоящем индустрията оптимизира съставите на материалите от алуминиева сплав, за да подобри здравината, издръжливостта и устойчивостта на корозия на корпуса. Едновременно с това, някои проекти преместват взривозащитената -структура от горния капак към мястото на корпуса, за да подобрят допълнително безопасността на акумулаторната система.

 

С непрекъснатото разрастване на новите енергийни превозни средства и индустриите за съхранение на енергия, структурните компоненти на батериите ще продължат да се надграждат по отношение на производителността на материалите, структурния дизайн и производствените процеси, а ключови структурни компоненти като литиево-йонни капаци на батерии ще играят все по-важна роля в системата за безопасност на батериите.

 

 

 

Ние сме специализирани в изследването, разработването и производството на структурни компоненти за нови енергийни батерии. Нашите продукти покриват широка гама от горни капаци на батерии и решения за структурни компоненти, включително капаци на батерии, призматични капаци за литиеви батерии, горни капаци за призматични батерийни клетки и алуминиеви капаци на батерии. Използвайки зряло прецизно щамповане, лазерно заваряване и автоматизирани процеси на сглобяване, ние можем да осигурим високо надеждниПокриващи плочи за литиево-йонна батерияи персонализирани структурни компоненти за нови енергийни превозни средства, електроинструменти и системи за съхранение на енергия, помагайки на клиентите да постигнат по-безопасни и по-ефективни дизайни на батерийни системи.