Lisovanie hliníkového puzdra na batériu a krycej dosky: Kľúčová kontrola kvality pre systémy skladovania energie

Puzdrá na batérie z hliníkovej zliatiny 3003/3005 vyžadujú kontrolované hlboké ťahanie, rozmerovú stabilitu a zváranie bez chýb-, aby odolali zmenám vnútorného tlaku v aplikáciách EV a ESS. Xiamen APOLLO Technology vyrába vlastné hliníkové batériové puzdrá a krycie dosky pomocou presného razenia, laserového zvárania, kontroly úniku hélia a systémov kontroly kvality PPAP Level 3.

 

 

 

Výber materiálu: 3003-H14 a 3005 Vlastnosti hliníka podľa ISO 9001 Manufacturing Control

 

Hliníkové kryty batérií používané v lítium{0}}iónových batériách vyžadujú rovnováhu medzi tvarovateľnosťou, mechanickou pevnosťou, odolnosťou proti korózii a elektrickou izoláciou.

Najbežnejšími materiálmi sú hliníkové zliatiny 3003-H14 a 3005. Ich obsah mangánu zlepšuje štrukturálnu stabilitu počas procesov hlbokého ťahania pri zachovaní nízkej hustoty.

 

Materiál	Hlavný prvok zliatiny	Pevnosť v ťahu	Predĺženie	Hustota	Typická aplikácia
3003-H14 Hliník	Al-zliatina Mn	140-180 MPa	3-8%	2,73 g/cm³	Kryt batérie EV, puzdro batérie ESS
3005 hliník	Zliatina Al-Mn-Mg	150-200 MPa	4-10%	2,72 g/cm³	Vysokopevnostný kryt batérie
C1100 meď	Cu Väčšie alebo rovné 99,90 %	205-275 MPa	Väčšie alebo rovné 35 %	8,96 g/cm³	Vodivé komponenty batérie
C2680 mosadz	Cu-zliatina Zn	300-450 MPa	20-40%	8,47 g/cm	Koncovky a lisované elektrické časti

 

Pre valcové, prizmatické a akumulátorové konštrukcie sa hrúbka materiálu zvyčajne pohybuje od 0,5 mm do 1,5 mm, v závislosti od požiadaviek na dizajn balenia.

 

Proces hlbokého ťahania musí byť kontrolovaný:

Sila držiaka polotovaru: 30-120 kN v závislosti od veľkosti plášťa
Pomer kresby: vo všeobecnosti menší alebo rovný 2,0 pre prvú-fázu kreslenia
Zníženie hrúbky steny: riadené v rozmedzí 10-20%
Rozmerová tolerancia: typicky ±0,05 mm, kritické oblasti do ±0,01 mm
Drsnosť povrchu: Ra Menšia alebo rovná 0,8 μm pre tesniace povrchy

 

 

Hliníkové kryty batérií sú citlivé na podmienky toku materiálu. Nadmerná deformácia spôsobuje mikrotrhliny, zatiaľ čo nedostatočný tlak vytvára vrásky.

Bežné chyby a spôsoby kontroly:

 

Typ defektu	Hlavná príčina	Inžinierske riadenie
Praskanie steny	Nadmerné namáhanie v ťahu počas ťahania	Optimalizovaný polomer matrice a mazanie
Spodné riedenie	Nerovnomerný tok materiálu	Simulácia progresívneho kreslenia
Povrchové škrabance	Znečistenie alebo zlé mazanie	Automatický čistiaci systém
Odchýlka rozmerov	Odpruženie po formovaní	Návrh kontroly a kompenzácie CMM
Trhanie hliníka	Nesprávna veľkosť polotovaru	Analýza DFM pred nástrojmi

 

Apollo používa progresívne lisovacie nástroje, nástroje na presné obrábanie a kontrolné systémy CMM na overenie kritických rozmerov pred sériovou výrobou.

 

 

 

Laserové zváranie Cu{0}}Al a hliníkových krytov Výkon spájania pod tlakom

 

Krycie dosky batérie integrujú viacero funkčných komponentov:

Pozitívne a negatívne terminály

Výbušné-odvzdušňovacie ventily

Porty na vstrekovanie kvapaliny

Bezpečnostné konštrukcie na uvoľnenie tlaku

Rozhrania pripojenia prípojníc

Zvárací proces priamo ovplyvňuje bezpečnosť batérie, pretože neúplná fúzia alebo póry môžu spôsobiť únik elektrolytu a zlyhanie tlaku.

Pre hliníkové kryty batérií patria medzi bežné technológie spájania:

 

Technológia zvárania	Tepelný vstup	Typická aplikácia	Kontrola kvality
Laserové zváranie Al-Al	Nízke lokalizované teplo	Tesnenie krycej dosky	Kontrola prieniku zvaru
Laserové zváranie Cu-Al	Vysoká obtiažnosť vďaka rôznym bodom topenia	Terminálové pripojenie	Metalografická analýza
Odporové zváranie	Stredný tepelný príkon	Spájanie tenkých plechov	Monitorovanie prúdu a tlaku
Molekulárne difúzne zváranie	Pevné{0}}pripojenie	Vysoká{0}}spoľahlivosť vodivých spojov	Ťahové a elektrické skúšky
Odolné spájkovanie striebrom	Spojenie s vysokou vodivosťou	Časti elektrického kontaktu	Testovanie pevnosti v šmyku

 

Parametre laserového zvárania vyžadujú prísnu kontrolu:

Výkon lasera: 800W-3000W, v závislosti od hrúbky materiálu
Rýchlosť zvárania: 50-300mm/s
Hĺbka prieniku: Väčšia alebo rovná 80 % hrúbky materiálu
Pórovitosť zvaru: kontrolovaná pod internými špecifikačnými limitmi
Kontaktný odpor: typicky<0.1mΩ for conductive joints

 

 

Ventil proti výbuchu-je kritickým bezpečnostným komponentom v systémoch lítiových batérií.

 

Výrobná validácia zvyčajne zahŕňa:

Skúška tlaku na prasknutie

Skúška tesnosti hélia

Kontrola prieniku zvaru

Prierezová metalografická analýza

Potvrdenie tepelným cyklom

Typické požiadavky:

 

Testovacia položka	Technická požiadavka
Rýchlosť úniku hélia	Menšie alebo rovné 1 × 10⁻⁶ Pa·m³/s
Skúška tlaku na prasknutie	Podľa špecifikácie batérie
Prienik zvaru	Hrúbka väčšia alebo rovná 80 %.
Vizuálna kontrola zvaru	Žiadne praskliny, neúplné splynutie alebo nadmerné rozstrekovanie
Udržanie tlaku	Stabilné po tepelnom cyklovaní

 

Vyžiadajte si bezplatné hodnotenie a cenovú ponuku DFM

 

 

Kontrola plynovej tesnosti pomocou héliovej hmotnostnej spektrometrie

 

Výrobcovia batérií vyžadujú spoľahlivý tesniaci výkon, pretože aj mikroskopický únik môže urýchliť degradáciu elektrolytu a skrátiť životnosť batérie.

Detekcia netesností héliovou hmotnostnou spektrometriou poskytuje vyššiu citlivosť v porovnaní s konvenčným testovaním tlakom vzduchu.

 

Metóda kontroly	Schopnosť detekcie	Aplikácia
Skúška ponorením do vody	Nízka citlivosť	Základné overenie tesnenia
Skúška poklesu tlaku vzduchu	Stredná citlivosť	Skríning výroby
Héliový hmotnostný spektrometer	Menšie alebo rovné 10⁻⁶ Pa·m³/s	Overenie tesnenia krytu batérie EV

 

Apollo integruje testovanie netesností do kontroly kvality výroby na overenie každej kritickej tesniacej štruktúry.

 

 

Zákazníci z oblasti automobilového priemyslu vyžadujú pred hromadnou dodávkou kompletnú dokumentáciu o schválení výroby.

 

Typický balík PPAP úrovne 3 obsahuje:

Inžinierske výkresy

Materiálové certifikáty

Diagram toku procesu

PFMEA

Kontrolný plán

Analýza systému merania (MSA)

Štúdia spôsobilosti (Cp/Cpk)

Vzor kontrolnej správy

Záznamy o prvotnom schválení výroby

 

V prípade konštrukčných komponentov batérie EV sa rozmerová schopnosť bežne zameriava na:

Cpk Väčšie alebo rovné 1,33 pre všeobecné rozmery

Cpk Väčšie alebo rovné 1,67 pre kritické rozmery tesnenia

Apollo funguje pod:

IATF 16949 systém riadenia kvality automobilov

Systém manažérstva kvality ISO 9001

Súlad s RoHS

Súlad s REACH

 

 

Integrovaná výroba od vývoja nástrojov po hromadnú výrobu

 

Xiamen Apollo poskytuje OEM výrobné riešenia pre obaly batérií EV, kryty batérií ESS a hliníkové krycie dosky.

 

Výrobný pracovný postup zahŕňa:

Vstupná kontrola materiálu

Návrh formy a analýza DFM

Hliníková hlbokoťažná razba

CNC sekundárne obrábanie

Laserové zváranie a tesnenie

Povrchová úprava

Rozmerová kontrola

Testovanie netesnosti

Podanie PPAP

Dodávka hromadnej výroby

 

 

 

Výrobná kapacita	Špecifikácia
Materiál	3003-H14, zliatina hliníka 3005
Tolerancia razenia	±0,01 mm kritická oblasť
Technológia zvárania	Laserové zváranie, odporové zváranie
Inšpekčné zariadenia	CMM, optický merací systém
Testovanie netesnosti	Héliová hmotnostná spektrometria
Systém kvality	IATF 16949, ISO 9001
Validácia výroby	PPAP úroveň 3
Dodacia lehota prototypu	20-30 dní
Dodacia lehota hromadnej výroby	15-20 dní

 

 

Dizajn krytu batérie vyžaduje spoluprácu medzi materiálovými inžiniermi, stavebnými inžiniermi a výrobnými tímami.

 

Apollo podporuje:

Analýza DFM v počiatočnom štádiu-

Optimalizácia výberu materiálu

Preskúmanie realizovateľnosti raznice

Validácia procesu zvárania

Výroba prototypov

Kontrola kvality hromadnej výroby

 

Zákazníkom, ktorí vyvíjajú nové platformy batérií, pomáha včasná inžinierska komunikácia znižovať cykly úprav nástrojov a výrobné riziká.

 

 

Akú úroveň PPAP môže poskytnúť výrobca hliníkových puzdier na batérie pre projekty EV?

Apollo poskytuje dokumentáciu PPAP úrovne 3 vrátane PFMEA, kontrolného plánu, MSA, analýzy spôsobilosti a správ o rozmerových kontrolách.

 

Ako dlho trvávlastný hliníkový kryt batérienástroje a odber vzoriek?

Typické vzorkovanie nástrojov a prototypov si vyžaduje 20-30 dní v závislosti od zložitosti plášťa a požiadaviek na validáciu.

 

Ako sa testuje netesnosť pri zváraní krytu batérie pred sériovou výrobou?

Kryty batérií sú overené testovaním netesnosti héliovým hmotnostným spektrometrom, kontrolou zvarov a tlakovým testovaním.