Аналіз процесу листового металу корпусу батареї з алюмінієвого сплаву: ключові моменти для покращення структурної надійності та сталості масового виробництва

Зі швидким розвитком нових енерготранспортних засобів, систем накопичення енергії та промислового енергетичного обладнання корпуси з алюмінієвих сплавів стали важливим компонентом систем літієвих батарей. Незалежно від того, чи це алюмінієвий корпус для літієвих батарейних блоків EV, алюмінієвих корпусів для акумуляторних батарей LFP або алюмінієвих корпусів для літієвих акумуляторних блоків Powerwall, які використовуються для зберігання енергії, якість їх виготовлення безпосередньо впливає на безпеку, ефективність розсіювання тепла та термін служби акумуляторної системи.

 

Обробка листового металу з алюмінієвого сплаву стосується виготовлення корпусів акумуляторів, які відповідають вимогам структурного дизайну, використовуючи листи з алюмінієвого сплаву шляхом лазерного різання, штампування з ЧПУ, згинання, зварювання, складання та обробки поверхні. Порівняно зі сталевими корпусами алюмінієві сплави легкі, мають чудову теплопровідність, хорошу стійкість до корозії та гнучкі в обробці, тому широко використовуються в батареях живлення, акумуляторах енергії та промислових системах живлення.

 

В даний час загальні застосування включають алюмінієві корпуси для автомобільних акумуляторів, алюмінієві корпуси для автомобільних батарей LiFePO4 і великі корпуси акумуляторів для зберігання енергії. Для батарейних систем корпус забезпечує не тільки механічний захист, але також повинен відповідати численним функціональним вимогам, таким як розсіювання тепла, пилонепроникність, водонепроникність та електромагнітне екранування.

 

 

 

Лазерне різання та штампування з ЧПУ

Лазерне різання є вирішальним кроком у виробництві корпусів із алюмінієвого сплаву, що забезпечує високо{0}}точну обробку складних контурів, монтажних отворів і вентиляційних структур. Для прецизійних акумуляторних корпусів, таких як літієві призматичні алюмінієві корпуси акумуляторів, точність різання безпосередньо впливає на якість подальшого складання.

 

Під час обробки важливо-спланувати макет. Недостатня відстань між матеріалами може призвести до зон -термічного впливу та деформації листового металу, що впливає на точність розмірів і площинність продукту.

 

Процес формування згинання

Алюмінієві сплави демонструють значні характеристики пружності, що робить згинання критичним кроком у виробництві листового металу. Для таких продуктів, як алюмінієвий корпус для акумуляторних батарей для електричних велосипедів і алюмінієвий корпус для літій-іонних акумуляторних блоків для електричних велосипедів, недостатня компенсація вигину може збільшити зазори при складанні або знизити ефективність ущільнення.

 

Інженерний дизайн зазвичай рекомендує:

радіус вигину не менше товщини листа;
Уникайте ліній згину, повністю паралельних напрямку прокатки;
Достатньо врахувати параметри компенсації відкидання;
Дозволяють прийнятні допуски на збірку.

Завдяки правильному дизайну ризик розтріскування можна ефективно зменшити, а консистенцію продукту можна покращити.

 

Процеси зварювання та з'єднання

Для корпусів акумуляторів з високими вимогами до герметичності звичайним вибором є лазерне та аргонодугове зварювання. Для виробів, які потребують подальшого обслуговування або заміни елементів, частіше використовуються роз’ємні конструкції, такі як заклепки та болти.

 

Наприклад, у великомасштабних-проектах силових акумуляторів, таких як алюмінієвий корпус для електричного автобуса EV LiFePO4 акумуляторної батареї, процес з’єднання впливає не лише на структурну міцність, але й на надійність у -тривалих умовах вібрації.

 

 

 

Вибір матеріалу

 

Різні марки алюмінієвих сплавів мають різні механічні та технологічні властивості.

 

Матеріали серії 5052 мають хорошу здатність до формування та стійкість до корозії, що робить їх придатними для виготовлення більшості корпусів акумуляторів; Серія 6061 поєднує в собі високу міцність і хорошу оброблюваність.

 

Для таких застосувань, як алюмінієві оболонки літієвих призматичних комірок і призматичних алюмінієвих комірок LFP, консистенція матеріалу безпосередньо впливає на подальший ефект анодування та термін служби виробу.

 

 

Корпуси акумуляторів зазвичай вимагають точного вирівнювання з осередком акумулятора, системою BMS і структурою розсіювання тепла.

 

Візьмемо як приклад алюмінієвий корпус для акумуляторної батареї 12 В LiFePO4, алюмінієву оболонку елемента Primatic Type Cell, надмірне відхилення в положеннях отворів може призвести до таких проблем, як труднощі встановлення роз’єму, недостатнє стиснення ущільнювального кільця або концентрація структурних напруг.

 

Тому під час виробництва необхідно ретельно контролювати наступні аспекти:

Допуски на розмір отвору;
Точність кута вигину;
Контроль площинності;
Розмірна узгодженість збірки.

 

 

Корпуси з алюмінієвих сплавів зазвичай використовують таку обробку поверхні, як піскоструминна обробка, щітка, порошкове покриття та анодування.

 

Для-електронних продуктів високого класу, таких як алюмінієві оболонки для літій-іонних акумуляторів Samsung, якість поверхні впливає не лише на зовнішній вигляд, але й на стійкість до корозії та-тривалу стабільність.

 

Високо{0}}якісна обробка поверхні повинна мати такі характеристики:

Однорідний колір;
Відсутність істотної різниці в кольорі;
Відсутність пробігів або точкових отворів;
Хороша адгезія покриття;
Стабільна стійкість до сольових бризок.

 

 

Чому під час згинання алюмінієвих сплавів часто виникають тріщини?

 

Тріщини на вигині в основному викликані такими причинами:

Недостатній радіус вигину;
Надмірна твердість матеріалу;
Напрямок згинання збігається з напрямком прокатки;
Внутрішні дефекти матеріалу.

 

Для виробництва алюмінієвих оболонок для літій-залізо-фосфатних елементів акумулятора особливо важливим є відповідний вибір стану матеріалу та параметрів процесу згинання.

 

 

Системи літієвих батарей, як правило, повинні одночасно відповідати вимогам щодо розсіювання тепла та захисту.

 

Наприклад, в алюмінієвому корпусі для акумуляторної батареї Lifepo4 з електричним двигуном можна досягти хорошого керування температурою та пило- та водостійкості завдяки конструкції ребер розсіювання тепла, оптимізованій структурі теплопровідності та ущільнювальним стрічкам.

 

Чому різні партії продуктів відрізняються кольорами?

 

На різницю кольорів анодування зазвичай впливають такі фактори:

Відмінності в марці алюмінію;
Відмінності в шорсткості поверхні;
Варіації концентрації ванни для анодування;
Непослідовний контроль щільності струму;
Відмінності в часі анодування.

 

Тому для виробів із високими вимогами до зовнішнього вигляду, таких як алюмінієві корпуси з призматичними елементами Samsung або алюмінієві корпуси з літієвими акумуляторами, слід встановити сувору систему контролю процесу.

 

 

З безперервним розвитком нової енергетичної галузі корпуси з алюмінієвих сплавів еволюціонують у бік меншої ваги, більшої міцності та більшої інтеграції.

 

Зараз на ринку спостерігаються безперервні структурні інновації та оновлення процесів у таких продуктах, як алюмінієві корпуси для акумуляторних батарей LiFePO4 в м’якій упаковці, алюмінієві корпуси для заміни двигунів свинцево-кислотних акумуляторних батарей і алюмінієві корпуси для первинних літієво-залізних батарей (LiFeS2).

 

Тим часом для різних типів батарей, включаючи алюмінієві оболонки літієвих елементів, алюмінієві оболонки літієвих призматичних елементів, алюмінієві оболонки літієвих елементів акумуляторів і алюмінієві корпуси літієвих елементів із залізом, виробники постійно оптимізують точність обробки, процеси обробки поверхні та автоматизовані виробничі можливості, щоб відповідати вищим вимогам безпеки та надійності.

 

 

 

Корпус акумулятора з алюмінієвого сплавуне є просто простими структурними компонентами; вони є ключовими елементами, що поєднують механічну міцність, керування температурою, захист безпеки та зовнішній вигляд продукту. Від вибору матеріалу до обробки листового металу, від контролю розмірів до обробки поверхні, кожен етап процесу впливає на кінцеві характеристики продукту.

 

Для нових енерготранспортних засобів, систем накопичення енергії та промислових літієвих батарей вибір розумної конструкції конструкції з алюмінієвого сплаву та аматорського виробничого процесу може ефективно підвищити надійність продукту, зменшити виробничі ризики та закласти міцну основу для подальшого великомасштабного-виробництва.