Analýza odvetvia štrukturálnych komponentov lítium-iónových{0}}batérií: vývojové trendy hliníkových obalov, puzdier a technológií balenia napájacích batérií

S rýchlym rastom trhov s novými energetickými vozidlami, systémami na skladovanie energie, elektrickými dvojkolesovými-vozidlami a priemyselným záložným napájaním sa konštrukčné komponenty lítiových batérií stali nenahraditeľnou a kľúčovou súčasťou priemyselného reťazca energetických batérií. Ako životne dôležité komponenty mechanickej ochrany a elektrického spojenia batériového systému, konštrukčné komponenty priamo ovplyvňujú bezpečnostný výkon batérie, tesniaci výkon, životnosť cyklu a účinnosť využitia energie.

 

Štrukturálne komponenty lítiovej batérie zvyčajne zahŕňajú puzdro článku, zostavu horného krytu, svorky, spojovacie jazýčky, flexibilné konektory a materiály na zapuzdrenie batérie. Medzi nimi sú konštrukčné komponenty hliníkového krytu jedným z najpoužívanejších riešení v súčasnej oblasti napájacích batérií, ktoré sa široko používajú v hliníkových krytoch pre lítiové batérie EV, systémy na ukladanie energie a nové moduly napájacích batérií vozidiel.
 

 

 

Konštrukčné komponenty lítiovej batérie sa vzťahujú na kovové časti alebo časti z kompozitného materiálu používané na ochranu článku, umožňujúce vedenie prúdu, poskytovanie mechanickej podpory a poskytovanie bezpečnostnej ochrany.

 

Na základe formy balenia sú bežné lítiové batérie v súčasnosti rozdelené do troch hlavných typov: prizmatické batérie, valcové batérie a vreckové batérie.

 

Štvorcové a valcové batérie zvyčajne používajú puzdro z tvrdého kovu, pričom ich jadro sa skladá z puzdra batérie a krycej dosky. Na druhej strane, vreckové batérie používajú hliníkovú -plastovú fóliu, ktorá zapuzdrí, aby sa dosiahol ľahší dizajn.

 

V prípade veľkorozmerných{0}}systémov na ukladanie energie použitie hliníkového puzdra pre lítiové batérie Powerwall účinne zlepšuje mechanickú pevnosť a prispôsobivosť batérie voči životnému prostrediu, a tak nachádza široké uplatnenie v obytných a komerčných skladoch energie.

 

 

Napájacie batérie uchovávajú veľké množstvo elektrickej energie. Pri prebíjaní, skratoch alebo tepelnom úniku rýchlo stúpa vnútorný tlak článku.

 

Štrukturálne komponenty nielen zaisťujú bunky, ale vykonávajú aj nasledujúce kľúčové funkcie:

 

Prúdové vedenie
Utesnenie buniek
Uvoľnenie tlaku
Ochrana proti skratu
Ochrana proti korózii
Mechanická podpora

 

Najmä vo vysokonapäťových batériových systémoch a nových platformách energetických vozidiel má konštrukčná presnosť konštrukčných komponentov priamy vplyv na celkovú bezpečnosť vozidla.

 

Pre energetické systémy využívajúce hliníkové puzdro pre automobilové batérie musia konštrukčné komponenty súčasne spĺňať viaceré požiadavky vrátane vysokej pevnosti, nízkej hmotnosti a odolnosti voči korózii.
 

 

 

Na trhu prizmatických batérií sa hliníkové škrupiny stali hlavnou voľbou.

 

Hliníkové materiály sú ľahké, majú vynikajúcu tepelnú vodivosť a sú ľahko spracovateľné, čím spĺňajú dvojité požiadavky na vysokú hustotu energie a ľahký dizajn pre napájacie batérie.

 

Moderné napájacie batérie široko prijímajú riešenie s hliníkovým plášťom pre lítiové prizmatické články, ktoré vytvárajú kompletnú štruktúru plášťa pomocou procesov hlbokého ťahania, razenia a presného zvárania.

 

Pre sektory nových energetických autobusov a úžitkových vozidiel sa hliníkové plášte pre elektrické LiFePO4 akumulátory elektrických autobusov stali dôležitým aplikačným smerom, pretože ich vysoko{1}}pevná štruktúra je schopná odolať-dlhodobým vibráciám a zložitým prevádzkovým podmienkam.

 

Medzitým oblasť batérií na ukladanie energie čoraz viac využíva hliníkové škrupiny pre články batérií s fosforečnanom lítno-železitým, aby sa zlepšila celková bezpečnosť a spoľahlivosť systémov batérií s fosforečnanom lítnym.

 

 

V pevnej-štruktúre batérie je kryt zvyčajne technologicky najvyspelejšou časťou.

Kompletná zostava krytu batérie zvyčajne obsahuje:

 

Terminály
Ventil odolný proti výbuchu-
Poistný ventil
Zariadenie na prerušenie prúdu
Izolačné komponenty

 

Keď sa vnútorný tlak batérie abnormálne zvýši, konštrukcia odolná proti výbuchu- môže tlak včas uvoľniť, čím sa zníži riziko úniku tepla.

 

Svorky sú zodpovedné za prenos prúdu, čím zabezpečujú stabilné spojenie medzi bunkou a vonkajším obvodom.

Pri konštrukcii veľkých hliníkových plášťov batérií LFP často rozhoduje o životnosti celého článku vzduchotesnosť a kvalita zvárania krytu.

 

 

Výroba hliníkových plášťov lítiových batérií patrí do typickej oblasti presného spracovania kovov.

Bežné procesy zahŕňajú:

 

Presné razenie
Hlboká kresba
Laserové zváranie
CNC presné obrábanie
Povrchová úprava

Technológia hlbokého ťahania priamo určuje rozmerovú presnosť a konzistenciu škrupiny.

 

Pre prizmatické výrobky s hliníkovým plášťom LFP sú rozmerové tolerancie zvyčajne kontrolované vo veľmi malom rozsahu, aby sa zabezpečila stabilita následnej automatizovanej montáže.

 

Vďaka zlepšeniu automatizovaných úrovní výroby si moderné výrobné linky štrukturálnych komponentov vo veľkej miere osvojili inteligentné kontrolné systémy na dosiahnutie vysokej-konzistentnosti výroby.
 

 

 

Na rozdiel od batérií s pevným{0}obalom, mäkké-batérie používajú hliníkovú-plastovú fóliu na zapuzdrenie.

 

Hliníková-plastová fólia sa zvyčajne skladá z nylonovej vrstvy, vrstvy hliníkovej fólie a polypropylénovej vrstvy, ktoré ponúkajú dobré bariérové ​​vlastnosti a flexibilitu.

 

Najväčšie výhody mäkkých{0}}batérií sú:

Ľahký, vysoká hustota energie, flexibilný dizajn a dobrý bezpečnostný výkon.

Preto sa široko používajú v spotrebnej elektronike, -špičkovom skladovaní energie a v niektorých oblastiach nových energetických vozidiel.

 

Pri niektorých ľahkých aplikáciách, ako sú produkty súvisiace s hliníkovým puzdrom pre mäkké -balenie dobíjacích batérií LiFePO4, je výber medzi mäkkým-balením a hliníkovým- puzdrom často založený na konkrétnych požiadavkách.

 

 

Štvorcové batérie ponúkajú výhody, ako je kompaktná konštrukcia, vysoká účinnosť balenia a vysoké využitie priestoru, čo z nich robí hlavný prístup na súčasnom trhu nových energetických vozidiel.

 

Cylindrické batérie majú vyspelé výrobné procesy, vysokú konzistenciu a sú vhodné pre-rozsiahlu automatizovanú výrobu. Mnoho prizmatických článkov Samsung s hliníkovým plášťom a valcovými batériovými systémami používa štandardizované výrobné metódy na zabezpečenie stability produktu.

 

Vreckové batérie ponúkajú vyššiu hustotu energie a nižšiu hmotnosť, no ich výrobný proces je zložitejší a vyžaduje si kvalitnejšie-baliace materiály.

 

Z hľadiska vývoja trhu budú tieto tri technologické cesty koexistovať po značnú dobu a budú tvoriť diferencované rozloženia založené na rôznych aplikačných scenároch.

 

 

S neustálym rastom nových energetických vozidiel, systémov na uskladnenie energie a inteligentných dopravných zariadení sa konštrukčné komponenty lítium{0}}iónových batérií vyvíjajú nasledujúcimi smermi:

 

Aplikácia materiálov z hliníkovej zliatiny s vyššou{0}}pevnosťou

Ľahšie konštrukčné prevedenie

Vyššie úrovne automatizovanej výroby

Vyššia{0}}dimenzionálna kontrola konzistencie

Špičkový dizajn bezpečnostnej ochrany

Vyššia spotreba materiálu

 

V budúcnosti, či už ide o hliníkové puzdro pre súpravu LiFePO4 batérie do auta, hliníkové puzdro pre súpravu batérií pre elektrický bicykel, alebo hliníkovú lítiovú prizmatickú batériu používanú vo veľkých-systémoch na ukladanie energie, všetky budú pokračovať v modernizácii smerom k vyššej presnosti, vyššej spoľahlivosti a nižším nákladom.

 

 

Hoci konštrukčné komponenty lítium{0}}iónovej batérie nepredstavujú najvyšší podiel nákladov na batériu, sú to kľúčové základné komponenty, ktoré určujú bezpečnosť, stabilitu a životnosť batérie. Odhliníkové plášte pre lítium-iónové batérieaž po veľké-moduly napájacích batérií, od systémov na skladovanie energie až po elektrické vozidlá, vývoj technológie konštrukčných komponentov vždy napredoval súčasne s modernizáciou nového energetického priemyslu. Vďaka neustálym pokrokom vo výrobných procesoch a neustálym inováciám v technológii materiálov budú vysokovýkonné konštrukčné komponenty z hliníkového plášťa hrať ešte dôležitejšiu úlohu v budúcom novom reťazci energetického priemyslu.