Analýza hliníkového krytu lítium{0}}iónových batérií: Kompletný sprievodca materiálmi, procesmi a aplikáciami krytu napájacích batérií

S rýchlym vývojom nových energetických vozidiel, systémov na skladovanie energie a priemyslu spotrebnej elektroniky sa neustále zvyšujú požiadavky na nízku hmotnosť, bezpečnosť a štrukturálnu stabilitu puzdier lítiových batérií. Spomedzi súčasných bežných riešení balenia batérií sa obaly z hliníkovej zliatiny stali jedným z dôležitých konštrukčných komponentov pre napájacie batérie a batérie na ukladanie energie vďaka svojim výhodám, ako je nízka hmotnosť, dobrý odvod tepla, silná odolnosť proti korózii a jednoduchosť presného obrábania.

 

Hliníkové kryty lítiových batérií sa zvyčajne vyrábajú lisovaním, naťahovaním alebo zváraním a používajú sa hlavne v prizmatických batériách, moduloch batérií na ukladanie energie a nových batériových systémoch energetických vozidiel. Medzi nimi sú hliníkové puzdrá pre lítiové batérie pre elektromobily a hliníkové puzdrá pre automobilové batérie široko používané pri štrukturálnom návrhu nových batérií pre energetické vozidlá, ktoré poskytujú mechanickú ochranu a izoláciu článkov od životného prostredia.

 

 

 

V súčasnosti medzi bežne používané materiály puzdra batérií v priemysle patria najmä hliníkové zliatiny série 3003, 5052, 6061 a 1060. Rôzne druhy majú rôzne vlastnosti, pokiaľ ide o pevnosť, tvarovateľnosť a odolnosť proti korózii.

 

Hliníková zliatina 3003 má vynikajúcu ťažnosť a hĺbkové{1}}ťahovacie vlastnosti, vďaka čomu je vhodná na výrobu krytov prizmatických napájacích batérií a hliníkových plášťov lítiových prizmatických batérií. Tento materiál môže spĺňať požiadavky viacerých procesov hlbokého-ťahovania pri zachovaní dobrej rozmerovej stability.

 

Hliníková zliatina 5052 má vysokú odolnosť proti korózii a zvárateľnosť a bežne sa používa v systémoch skladovania energie a vonkajších aplikáciách, ako je výroba veľkých krytov zariadení na ukladanie energie, ako je hliníkové puzdro pre Powerwall Lithium Battery Pack.

 

Hliníková zliatina 6061 spája vysokú pevnosť s vynikajúcou opracovateľnosťou, vďaka čomu je vhodná pre kryty batérií, spojovacie konštrukcie a komponenty vyžadujúce vysoko-presné obrábanie.

 

1060-hliník vysokej čistoty sa bežne používa pri výrobe tenkostenných{2}}lisovaných dielov, ventilov proti výbuchu-a vysoko presných-pomocných konštrukčných komponentov.

 

 

Zliatiny hliníka majú hustotu približne jednu{0}}tretinu hustoty ocele, čím sa výrazne znižuje celková hmotnosť systému batérie a zvyšuje sa hustota energie batérie a dojazd.

 

V prípade veľkých systémov napájacích batérií, ako sú hliníkové puzdro pre batérie LiFePO4 do auta a hliníkové puzdro pre batérie LiFePO4 pre elektrický autobus EV, zníženie konštrukčnej hmotnosti pomáha zlepšiť účinnosť dojazdu vozidla a využitie energie.

 

Vynikajúca tepelná vodivosť

Batérie nepretržite vytvárajú teplo počas nabíjania a vybíjania; dobrý tepelný manažment priamo ovplyvňuje životnosť batérie a bezpečnostný výkon.

Zliatiny hliníka majú vysokú tepelnú vodivosť, umožňujú rýchle vedenie a uvoľňovanie tepla, čím sa znižuje riziko lokálneho zvýšenia teploty v batériovom článku. Preto sa hliníkové plášte pre články lítium-železofosfátových batérií široko používajú v batériách na ukladanie energie a v systémoch napájacích batérií.

 

Dobré možnosti tvarovania a obrábania

Zliatiny hliníka majú vynikajúcu plasticitu a opracovateľnosť, čo umožňuje výrobu zložitých štruktúr pomocou hlbokého ťahania, razenia, ohýbania a zvárania a presného CNC obrábania.

 

Pri produktoch, ako sú hliníkové puzdro pre 12V LiFePO4 batériu, hliníkové škrupiny typu Primatic a hliníkové škrupiny s lítiovými prizmatickými článkami, dobrá opracovateľnosť zaisťuje rozmerovú presnosť a štrukturálnu konzistenciu puzdra.

 

Vynikajúca odolnosť proti korózii

Hliníkový povrch prirodzene tvorí hustý oxidový film, ktorý poskytuje vynikajúcu odolnosť voči vzduchu, vlhkosti a niektorým korozívnym médiám.

 

V elektrárňach na skladovanie energie, vonkajších komunikačných zariadeniach a námorných aplikáciách si hliníkové puzdrá batérií LFP často vyžadujú pasiváciu alebo izolačné nátery, aby sa ďalej zvýšila odolnosť voči poveternostným vplyvom a dlhodobá{0} stabilita.

 

Vysoká bezpečnosť

Moderné systémy napájacích batérií zvyčajne obsahujú ventily proti výbuchu-, vetracie konštrukcie a viaceré tesniace konštrukcie. Keď sa vnútorný tlak batérie abnormálne zvýši, konštrukcia krytu v spojení s bezpečnostnými komponentmi môže uvoľniť tlak.

 

Hliníkové puzdro pre súpravu batérií Lifepo4 pre elektromobily a hliníkové puzdro pre náhradnú súpravu olovených batérií motora preto vyžadujú vysokú mechanickú pevnosť a odolnosť proti nárazu.

 

 

 

Výrobné procesy lítium{0}}iónových batérií z hliníka zvyčajne zahŕňajú:

 

Odvíjanie a rezanie materiálu

Presné razenie

Hlboká kresba

Orezávanie hrán a odihlovanie

Čistenie povrchu

CNC presné obrábanie

Laserové zváranie

Pasivácia alebo úprava izolačným náterom

Medzi nimi je hlboké ťahanie kľúčovým procesom pri výrobe prizmatických plášťov batérií. V prípade hliníkových škrupín s prizmatickými bunkami LFP rovnomernosť hrúbky steny škrupiny a stabilita v ťahu priamo ovplyvňujú kvalitu konečného produktu.

 

Laserové zváranie sa používa hlavne na utesnenie spojenia medzi krytom a plášťom, čím sa účinne zlepšuje konštrukčná pevnosť a vzduchotesnosť.

 

 

Nové energetické batérie do vozidiel

Nové batériové systémy energetických vozidiel vo veľkej miere využívajú štruktúru Aluminium Case for EV Lithium Battery Pack, aby sa dosiahla komplexná rovnováha medzi nízkou hmotnosťou, vysokou pevnosťou a vysokou bezpečnosťou.

 

Systémy skladovania energie

Domáce a komerčné zariadenia na ukladanie energie zvyčajne využívajú dizajn hliníkového puzdra pre Powerwall Lithium Battery Pack, aby vyhovovali požiadavkám dlhodobého{0}}cyklického používania a vonkajšej prevádzky.

 

Elektrické batérie pre dve-kolesové vozidlá

S rozvojom trhu s elektrickou mobilitou neustále rastie dopyt po hliníkových obaloch na batérie pre elektrické bicykle a lítium-iónové batérie pre elektrické bicykle, ktoré sa vyznačujú nízkou hmotnosťou, miniaturizáciou a vynikajúcou štrukturálnou ochranou.

 

Spotrebná elektronika

Smartfóny, tablety a prenosné elektronické zariadenia vo veľkej miere využívajú lítium{0}}iónové štruktúry plášťa batérie, aby dosiahli ultra-tenký dizajn a požiadavky na vysokú-precíznosť.

 

Priemyselné a špeciálne napájacie zdroje

Vrátane hliníkových puzdier pre primárne lítium-železné batérie (LiFeS2) a rôzne systémy záložného napájania, všetky vyžadujú dobrú prispôsobivosť k životnému prostrediu a dlhodobú-stabilitu.

 

 

 

S pokračujúcou expanziou trhov s novými energetickými vozidlami a skladovaním energie sa štvorcové batérie postupne stávajú dôležitým smerom rozvoja v tomto odvetví. Ako jeden z ich základných konštrukčných prvkov,hliníkové plášte lítiovej batérie, hliníkové kryty lítiovo-železných článkov a hliníkové kryty lítiových článkov sa vyvíjajú smerom k vyššej pevnosti, ultra{0}}tenkým stenám, nízkej hmotnosti a vysokej presnosti.

 

V budúcnosti, s popularizáciou veľkorozmerných{0}}systémov na ukladanie energie a vysoko{1}}energetických{2}}batérií s vysokou hustotou, budú vysoko-produkty s hliníkovým plášťom, ako sú hliníkové plášte pre lítium-iónové batérie Samsung a hliníkové plášte pre prizmatické články Samsung, naďalej podporovať modernizáciu technológie balenia batérií a poskytovať bezpečnejšie, spoľahlivejšie a efektívnejšie štrukturálne riešenia pre nový energetický priemysel.