Carcasa de aluminio para baterías de iones de litio-: descripción general del conocimiento de la industria

La carcasa de aluminio de la batería de iones de litio-es un componente estructural clave que se utiliza para encapsular y proteger la estructura celular interna de la batería. Es una barrera física insustituible y un componente de seguridad en la celda de la batería. La carcasa determina directamente la estanqueidad al aire, el ciclo de vida y el rendimiento de seguridad a prueba de explosiones-de la batería. Es la interfaz central que conecta el sistema químico de la batería y el entorno de uso externo. Desde la perspectiva de la clasificación de ingeniería, las carcasas de las baterías de iones de litio-se dividen principalmente en tres formas: cuadradas, cilíndricas y blandas según las diferentes formas de embalaje de las baterías. Entre ellos, la carcasa de aluminio para cajas de baterías prismáticas y cilíndricas es una solución de carcasa universal para baterías prismáticas y cilíndricas, mientras que la bolsa laminada de aluminio para baterías de iones de litio representa la ruta tecnológica de embalaje para baterías blandas. Para los compradores profesionales y clientes de ingeniería, comprender la naturaleza de las carcasas de aluminio como una interfaz de acoplamiento multi-física de "estructura-termal-electricidad" es el punto de partida para la selección científica y la evaluación de proveedores.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Primero, coincidencia precisa de grados de aleación. A través del fortalecimiento de la dispersión del elemento de manganeso, la aleación de aluminio-manganeso 3003 puede aumentar el límite elástico a 130-150MPa sin reducir significativamente el alargamiento, que está exactamente en el rango de equilibrio de "resistente al abultamiento interno del gas" y "satisfecho con embutición profunda sin agrietamiento". Esta aleación está reforzada sin tratamiento térmico y sus propiedades mecánicas cumplen con los requisitos de uso después del embutición, evitando el riesgo de deformación dimensional causada por el tratamiento de envejecimiento. En segundo lugar, el control de uniformidad de la estructura del grano. Los granos gruesos o la estructura cristalina mixta son las fuentes microscópicas del cracking por estiramiento. Los fabricantes profesionales realizan inspecciones de muestreo metalográfico de cada lote de materiales base, lo que requiere que el tamaño de grano promedio se controle entre 30 y 60 μm y que la proporción de granos equiaxiales no sea inferior al 85 %. La aleatoriedad de la orientación del grano se verifica mediante difracción de electrones retrodispersados ​​para evitar diferencias en el rendimiento del dibujo en diferentes direcciones debido a la concentración de la textura.

 

En tercer lugar, calidad de la superficie e ingeniería de películas de pasivación. El punto de fusión de la película de alúmina natural es tan alto como 2072 grados, que es mucho más alto que el de la matriz de aluminio. Si es demasiado grueso o está distribuido de manera desigual, afectará la estabilidad de la soldadura láser. Los productos de carcasa de aluminio de alta-calidad requieren que la rugosidad de la superficie del material base Ra se controle a 0,2-0,4 μm y que el espesor de la película de óxido no supere los 50 nm. Se puede proporcionar un tratamiento de pasivación química según la demanda para formar una película de pasivación artificial uniforme y controlable, que puede mejorar significativamente el ancho y la consistencia de la ventana de soldadura. Cuarto, compatibilidad medioambiental y diseño-de larga duración. Controle estrictamente las impurezas potenciales de alto-como el cobre y el níquel (cobre inferior o igual al 0,05 %, níquel inferior o igual al 0,01 %) para evitar la corrosión local de las micro-baterías. Para sistemas de alto-voltaje o entornos de humedad extrema, el revestimiento cerámico o el revestimiento de carbono de la pared interior se pueden personalizar para mejorar aún más la inercia química. Al mismo tiempo, la reciclabilidad del 100% de la carcasa de aluminio cumple con los requisitos de compra de los clientes europeos y americanos en materia de huella de carbono y economía circular.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La fabricación de carcasas de aluminio implica muchos procesos clave, como la selección de materiales, el procesamiento de conformado, el sellado de soldadura y el tratamiento de superficies. En términos del proceso de moldeo, la carcasa utiliza principalmente tecnología de estampado y conformado por estiramiento. A excepción de la cubierta de la carcasa, la carcasa de aleación de aluminio normalmente se puede estirar y formar en un solo paso. Para mejorar la eficiencia de la producción y reducir los atascos de moldes y las tasas de desechos, en la industria se utilizan comúnmente componentes de corte automatizados y dispositivos de estampado continuo. Para la caja de la batería de estampado de embutición profunda de aluminio, el proceso de embutición profunda de múltiples -pasos es el núcleo para realizar un contenedor cuadrado de alta relación de aspecto - la transformación de una pieza ciega circular a una carcasa rectangular requiere un control preciso de la cantidad de deformación y la fuerza del soporte de la pieza en bruto de cada pasada de embutición. El control de grietas en la zona de las esquinas es un proceso difícil.

 

En términos de tecnología de soldadura, la soldadura de la carcasa y la cubierta de la batería es el primer obstáculo para garantizar el sellado, lo que afecta directamente la resistencia al voltaje y el ciclo de vida de la batería. La tecnología de soldadura láser para el sellado de la cubierta superior de la carcasa cuadrada de aluminio ha experimentado iteraciones continuas: en la etapa inicial, la velocidad de soldadura era inferior a 100 mm/s y luego se desarrolló hasta la etapa de 100-200 mm/s. Se utilizaron tecnologías como la soldadura híbrida láser o la soldadura por oscilación de alta frecuencia con rayo láser para mejorar la velocidad y la calidad. En la etapa actual, se está explorando la soldadura a alta-velocidad de 300 mm/s y superior, utilizando soldadura láser por puntos anular y otras tecnologías para mejorar significativamente la estabilidad de la soldadura y la compatibilidad del producto. La soldadura láser de aleaciones de aluminio enfrenta dificultades de ingeniería, como poros, grietas calientes y salpicaduras, que deben superarse mediante un control preciso de la potencia y una gestión del gas protector.

 

En términos de tecnología de sellado y protección, el diseño del sellado juega un papel clave en la confiabilidad de la resistencia del voltaje de la batería. Durante el diseño, es necesario calcular sistemáticamente la cantidad de compresión del anillo de sellado, la estructura de la ranura de sellado, la tolerancia de montaje y la deformación de la tapa del extremo. Para aplicaciones en aguas profundas o entornos de alta-humedad, se puede utilizar un diseño combinado de estructura de cabina resistente a la presión-, refuerzo interno y sellado radial de junta tórica para resistir los golpes de presión. Además, los procesos de tratamiento de superficies, como el recubrimiento de película azul, ayudan a mejorar la densidad de energía y el rendimiento de la producción al optimizar la estructura del recubrimiento (como la disposición de la parte superpuesta en la superficie curva de la esquina).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El campo de los vehículos de nueva energía es el escenario de aplicación más importante para las carcasas de aluminio. Los paquetes de baterías Power tienen requisitos extremadamente estrictos en cuanto a la alta resistencia, el peso ligero y la alta seguridad de la carcasa. El sistema de fosfato de hierro y litio correspondiente a las celdas de batería de fosfato de hierro y litio LiFePo4 LFP se usa ampliamente en sistemas de baterías para automóviles de pasajeros y vehículos comerciales debido a su excelente estabilidad térmica. La carcasa de aluminio desempeña múltiples funciones en la conducción del calor, la protección mecánica y el aislamiento eléctrico. Las grandes carcasas de baterías cilíndricas también están penetrando rápidamente en la escena de los vehículos de nueva energía debido a sus ventajas de alta seguridad y rendimiento de carga rápida.

 

El campo de los sistemas de almacenamiento de energía ha planteado requisitos diferenciados en cuanto a la fiabilidad, la vida útil y la rentabilidad-de las carcasas de aluminio. Los escenarios de almacenamiento de energía generalmente requieren un ciclo de vida de más de 6000 veces, lo que requiere que la carcasa de aluminio mantenga una buena hermeticidad y estabilidad estructural durante el uso a largo plazo-y que no tenga fugas debido a micro-corrosión o fatiga por tensión. Las baterías cilíndricas grandes generalmente utilizan soluciones de embalaje con carcasa de aluminio. Debido a su peso ligero, buena conductividad térmica y características de costo controlable, se utilizan ampliamente en baterías cilíndricas de almacenamiento de energía.

 

El campo de la electrónica de consumo tiene altos requisitos en cuanto a delgadez, ligereza, sensación e integración de las cajas de baterías. La película plástica-envuelta en aluminio-blanda ocupa una posición dominante en este campo debido a sus ventajas como peso ligero, alta densidad de energía y baja resistencia interna. La carcasa de aluminio para celdas de batería de polímero de litio está orientada a baterías de polímero de litio y tiene un valor único en la adaptación de forma flexible. El campo de los equipos especiales tiene requisitos de rendimiento de protección adicionales para las cajas de baterías. Por ejemplo, la carcasa de la batería utilizada por los robots de aguas-profundas debe soportar una presión de agua de aproximadamente 1 MPa (correspondiente a una profundidad de agua de aproximadamente 100 metros). El diseño requiere un cálculo sistemático del espesor de la pared, las nervaduras de refuerzo, la estructura de la cubierta final y la confiabilidad del sellado.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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