Аналіз алюмінієвих корпусів літій-іонних батарей: повний посібник із матеріалів, процесів і застосувань корпусів акумуляторних батарей

Зі швидким розвитком нових енергетичних транспортних засобів, систем накопичення енергії та споживчої електроніки вимоги до легкої ваги, безпеки та структурної стабільності корпусів літієвих батарей постійно зростають. Серед поточних основних рішень для упаковки акумуляторів корпуси з алюмінієвого сплаву стали одним із важливих структурних компонентів для акумуляторів живлення та акумуляторів енергії завдяки їхнім перевагам, таким як легка вага, хороше розсіювання тепла, сильна стійкість до корозії та простота точної обробки.

 

Алюмінієві корпуси літієвої батареї зазвичай виготовляються за допомогою процесів штампування, розтягування або зварювання та в основному використовуються в призматичних батареях, акумуляторних модулях накопичувачів енергії та акумуляторних системах нових транспортних засобів. Серед них алюмінієві корпуси для літієвих акумуляторних блоків електромобілів і алюмінієві корпуси для автомобільних акумуляторів широко використовуються в структурному проектуванні акумуляторних блоків нових транспортних засобів, забезпечуючи механічний захист і ізоляцію елементів від навколишнього середовища.

 

 

 

В даний час широко використовувані матеріали корпусу акумулятора в промисловості в основному включають алюмінієві сплави серій 3003, 5052, 6061 і 1060. Різні марки мають різні характеристики з точки зору міцності, здатності до формування та стійкості до корозії.

 

Алюмінієвий сплав 3003 має чудову пластичність і властивості глибокого-витягування, що робить його придатним для виготовлення корпусів призматичних батарей живлення та алюмінієвих корпусів літієвих призматичних батарей. Цей матеріал може відповідати вимогам багатьох процесів глибокого-витягування, зберігаючи добру стабільність розмірів.

 

Алюмінієвий сплав 5052 має високу стійкість до корозії та зварюваність, і зазвичай використовується в системах накопичення енергії та зовнішніх застосуваннях, таких як виготовлення великих корпусів накопичувачів енергії, таких як алюмінієвий корпус для літієвої батареї Powerwall.

 

Алюмінієвий сплав 6061 поєднує високу міцність із відмінною оброблюваністю, що робить його придатним для кришки акумулятора, з’єднувальних структур і компонентів, які потребують високо-точної обробки.

 

Алюміній високої-чистоти 1060 зазвичай використовується у виробництві тонкостінних-штампованих деталей, вибухозахищених-клапанів і високоточних-допоміжних конструкційних компонентів.

 

 

Алюмінієві сплави мають щільність приблизно в-третину сталі, що значно зменшує загальну вагу акумуляторної системи та збільшує щільність енергії батареї та радіус дії.

 

Для потужних акумуляторних систем, таких як алюмінієвий корпус для автомобільних акумуляторів LiFePO4 та алюмінієвий корпус для акумуляторів LiFePO4 для електричних автобусів, зменшення ваги конструкції допомагає підвищити ефективність запасу ходу автомобіля та використання енергії.

 

Відмінна теплопровідність

Батареї постійно виділяють тепло під час зарядки та розрядки; хороший контроль температури безпосередньо впливає на термін служби батареї та ефективність безпеки.

Алюмінієві сплави мають високу теплопровідність, що забезпечує швидку теплопровідність і виділення тепла, зменшуючи ризик локального підвищення температури в елементі батареї. Таким чином, алюмінієві оболонки для літій-залізо-фосфатних елементів батареї широко використовуються в акумуляторах для зберігання енергії та системах живлення акумуляторів.

 

Хороші можливості формування та обробки

Алюмінієві сплави мають чудову пластичність і оброблюваність, що дозволяє виготовляти складні конструкції за допомогою глибокої витяжки, штампування, згинання та зварювання, а також точної обробки з ЧПУ.

 

Для таких продуктів, як алюмінієвий корпус для акумуляторної батареї 12 В LiFePO4, алюмінієві оболонки клітин Primatic типу та алюмінієві оболонки літієвих призматичних елементів, хороша оброблюваність забезпечує точність розмірів і структурну узгодженість корпусу.

 

Чудова стійкість до корозії

Алюмінієва поверхня природним чином утворює щільну оксидну плівку, що забезпечує чудову стійкість до повітря, вологи та деяких корозійних середовищ.

 

На електростанціях накопичувачів енергії, зовнішньому комунікаційному обладнанні та морських застосуваннях алюмінієві корпуси акумуляторів LFP часто потребують пасивації або ізоляційних покриттів для подальшого підвищення стійкості до атмосферних впливів і-тривалої стабільності.

 

Висока безпека

Сучасні системи акумуляторних батарей зазвичай об’єднують вибухозахищені-клапани, вентиляційні конструкції та кілька конструкцій ущільнень. Коли внутрішній тиск батареї ненормально підвищується, конструкція корпусу в поєднанні з компонентами безпеки може скинути тиск.

 

Таким чином, і алюмінієвий корпус для акумулятора Lifepo4 з електричним двигуном, і алюмінієвий корпус для заміни двигуна свинцево-кислотного акумулятора вимагають високої механічної міцності та стійкості до ударів.

 

 

 

Процеси виробництва алюмінієвих корпусів літій{0}}іонних акумуляторів зазвичай включають:

 

Розмотування та різання матеріалу

Точне тиснення

Глибока протяжка

Обрізка кромки та видалення задирок

Очищення поверхні

Точна обробка з ЧПУ

Лазерне зварювання

Пасивація або обробка ізоляційним покриттям

Серед них глибока витяжка є ключовим процесом у виробництві призматичних корпусів батарей. Для виробів з алюмінієвої оболонки з призматичною коміркою LFP рівномірність товщини стінки оболонки та стійкість до розтягування безпосередньо впливають на якість кінцевого продукту.

 

Лазерне зварювання в основному використовується для герметизації з’єднання між кришкою та корпусом, ефективного підвищення міцності конструкції та герметичності.

 

 

Автомобільні батареї New Energy

Акумуляторні системи нових транспортних засобів з енергопостачанням широко використовують структуру алюмінієвого корпусу літієвої батареї EV, щоб досягти повного балансу легкої ваги, високої міцності та високої безпеки.

 

Системи накопичення енергії

Домашні та комерційні накопичувачі енергії зазвичай використовують алюмінієвий корпус для літієвої батареї Powerwall, щоб відповідати вимогам тривалого-циклічного використання та роботи на відкритому повітрі.

 

Електричні дво{0}}акумулятори для двоколісних транспортних засобів

З розвитком ринку електромобільності продовжує зростати попит на алюмінієві корпуси для акумуляторних батарей для електричних велосипедів і літій-іонні акумуляторні батареї для електричних велосипедів, які характеризуються легкістю, мініатюрністю та чудовим захистом конструкції.

 

Побутова електроніка

Смартфони, планшети та портативні електронні пристрої широко використовують літій-іонні структури корпусу акумулятора для досягнення над-тонких конструкцій і вимог до{-високої точності складання.

 

Промислові та спеціальні джерела живлення

Включно з алюмінієвими корпусами для основних літієво-залізних батарей (LiFeS2) і різних резервних систем живлення, усі потребують хорошої адаптованості до навколишнього середовища та тривалої -стабільності.

 

 

 

З постійним розширенням ринку нових транспортних засобів і накопичувачів енергії квадратні батареї поступово стають важливим напрямком розвитку в галузі. Як один із їхніх основних структурних компонентів,алюмінієвий корпус літієвої батареї, алюмінієві корпуси літієво-залізних елементів і алюмінієві корпуси літієвих акумуляторів розвиваються в напрямку підвищення міцності, над-тонких стінок, легкості та високої точності.

 

У майбутньому, із популяризацією великомасштабних-систем накопичення енергії та акумуляторів-е-енергії з високою-щільністю живлення, високо-продукти з алюмінієвого корпусу, такі як алюмінієві корпуси для літій-іонних акумуляторів Samsung і алюмінієві корпуси для призматичних елементів Samsung, продовжуватимуть вдосконалювати технологію упаковки акумуляторів, забезпечуючи безпечніші, надійніші та ефективніші структурні рішення для нова енергетика.