Аналіз промисловості структурних компонентів літій-іонних акумуляторів: основні матеріали та тенденції у виробництві акумуляторів

 

Структурні компоненти силової батареї є ключовими частинами систем літій{0}}іонної батареї, головним чином відповідальними за забезпечення механічної підтримки, герметизації, проведення струму та безпечного захисту елементів батареї. Загалом кажучи, структурні компоненти силової батареї включають верхні кришки осередків, сталеві або алюмінієві корпуси, з’єднувачі для батареї та гнучкі з’єднувачі; у вузькому визначенні вони в основному стосуються корпусів елементів і вузлів верхньої кришки акумулятора, наприклад кришки акумулятора Power Battery Cover Plate і верхнього ковпачка літієвого акумулятора.

 

У структурі батареї структурні компоненти не тільки забезпечують фізичний захист, але й безпосередньо впливають на ефективність герметизації, можливості управління температурою та надійність безпеки системи батареї. Зі швидким розвитком нових енерготранспортних засобів і систем накопичення енергії важливість структурних компонентів постійно зростає, особливо в системах акумуляторів із високою-енерго-високою{3}}безпекою-стандартом, де кришки літій-іонних акумуляторів стали одним із основних компонентів конструкції акумуляторів.

 

 

 

Базуючись на різних технологіях упаковки акумуляторних батарей, наразі на ринку є три основні структурні форми акумуляторів: призматичні акумулятори, циліндричні акумулятори та пакетні акумулятори. Різним системам структурних компонентів відповідають різні форми упаковки.

 

Циліндричні та призматичні батареї зазвичай називають жорсткими-батареями, конструкція яких переважно складається з корпусу та кришки. Призматичні батареї зазвичай використовують корпус із алюмінієвого сплаву в поєднанні зі структурними компонентами, такими як кришка призматичної літієвої батареї або верхня кришка для призматичних елементів батареї для забезпечення герметизації та з’єднання струму.

 

Навпаки, пакетні батареї використовують алюмінієву-пластикову плівку як пакувальний матеріал, що призводить до суттєвої відмінності від конструкції твердих-корпусних батарей. Однак у нових енергетичних транспортних засобах і системах накопичення енергії призматичні батареї в твердому-корпусі залишаються основним рішенням завдяки їх високій безпеці та структурній стабільності, що призводить до постійного зростання ринкового попиту на алюмінієві кришки акумуляторів і відповідні компоненти кришки.

 

 

 

З точки зору промисловості, конструктивні компоненти батареї живлення володіють як характеристиками «обробки сипучих матеріалів», так і «точного виробництва».

 

З точки зору структури витрат, витрати на сировину зазвичай становлять більше 50% від загальної вартості структурних компонентів. Конструктивні компоненти батарей із призматичним алюмінієвим-корпусом переважно використовують алюмінієвий сплав як основний матеріал, а також включають допоміжні матеріали, такі як мідь, сталь і конструкційний пластик. Наприклад, у структурах верхньої кришки батареї звичайні алюмінієві кришки для батарей повинні збалансувати міцність, провідність і стійкість до корозії.

 

Для деяких-струмопровідних компонентів також потрібні мідно-алюмінієві композитні структури, щоб збалансувати провідність і контроль ваги. Наприклад, біметалічні біполярні пластини з міді та алюмінію використовуються в компонентах для підключення струму в деяких акумуляторних системах.

 

З точки зору виробництва, виробництво конструктивних компонентів силової батареї є типовим прецизійним виробничим процесом. Корпус, як правило, виготовляється за допомогою штампування та кількох процесів розтягування, тоді як збірка верхньої кришки включає кілька процесів, таких як штампування, лазерне зварювання, лиття під тиском і точне складання. З підвищенням рівня автоматизації в галузі виробництво структурних компонентів поступово зміщується до гнучких виробничих ліній і високоавтоматизованого обладнання, щоб задовольнити вимоги велико-високо-узгодженого виробництва.

 

 

Акумуляторні батареї нових транспортних засобів зазвичай складаються з сотень або навіть тисяч елементів; отже, узгодженість елементів має вирішальне значення для продуктивності всього акумуляторного модуля та акумуляторної батареї. У цьому прикладному середовищі точність виготовлення та стабільність якості структурних компонентів повинні досягати надзвичайно високих стандартів.

 

Виробництво автомобільних-акумуляторів зазвичай вимагає контролю рівня дефектів на рівні PPM, що висуває суворі вимоги до точності розмірів, якості зварювання та надійності ущільнення структурних компонентів. Наприклад, у призматичних батареях якість зварювання та герметизації між корпусом призматичної літієвої батареї та кожухом елемента безпосередньо впливає на герметичність і термін служби батареї.

 

Крім того, під час складання модуля структура верхньої кришки також повинна забезпечувати підключення до струму та функції захисту безпеки; отже, структурні компоненти, такі як алюмінієва кришка батарейного блоку, повинні мати відмінну механічну міцність і термостійкість.

 

 

Останніми роками зі швидким розвитком індустрії автомобілів з новою енергією вартість акумуляторних батарей продовжує знижуватися. Зниження витрат на акумуляторні системи в основному відбувається завдяки трьом аспектам: велико{1}}виробництво, технологічний прогрес і оптимізація витрат на матеріали.

 

У структурі вартості клітини витрати на структурні компоненти зазвичай становлять близько 8% вартості клітини. Хоча ціни на сировину (таку як алюміній, мідь і сталь) істотно не знизилися, загальна вартість структурних компонентів все ще демонструє тенденцію до зниження завдяки автоматизованому виробництву, покращеному використанню матеріалів і оптимізованій ефективності виробництва.

 

Наприклад, оптимізація дизайну розміщення матеріалів може значно покращити використання алюмінію, тим самим зменшивши витрати на одиницю виробу. У системах упаковки акумуляторів покращена виробнича ефективність кришки акумулятора та відповідних компонентів верхньої кришки є ключовим фактором, що сприяє зниженню витрат у галузі структурних компонентів.

 

 

У жорстких -конструкціях акумуляторів верхня кришка є найбільш технологічно передовою частиною. Верхня кришка не тільки герметизує елемент батареї, але й об’єднує кілька основних функціональних модулів.

 

По-перше, забезпечує герметизацію і фіксацію. Після того, як елемент батареї зібрано, верхню кришку-приварюють лазером до алюмінієвого корпусу, утворюючи повністю герметичну конструкцію. Такі компоненти, як Призматична літієва батарея, відіграють цю роль у їх структурному проектуванні.

 

По-друге, забезпечує проведення струму. Клеми у верхній кришці приварені до виступів елемента батареї за допомогою з’єднувальних виступів, що забезпечує проведення струму в елементі батареї та з’єднання з шиною на рівні модуля.

 

Крім того, верхня кришка об’єднує численні захисні конструкції. Наприклад, вибухозахищені пластини та перекидні- пластини можуть скинути тиск або відключити струм, коли внутрішній тиск батареї аномально зростає, тим самим зменшуючи ризик перегріву батареї. У деяких конструкціях вузол верхньої кришки також називається комплектом захисних кожухів LFP, який використовується як захисна конструкція в системах літій-залізо-фосфатних батарей.

 

 

Порівняно з вузлом верхньої кришки, процес виготовлення корпусу батареї є відносно простим, зазвичай використовується безперервний процес розтягування для виготовлення конструкцій алюмінієвого корпусу. Однак, оскільки щільність енергії батареї продовжує зростати, вимоги до характеристик матеріалу корпусу також стають дедалі суворішими.

 

В даний час промисловість оптимізує склади алюмінієвих сплавів для підвищення міцності, міцності та стійкості корпусу до корозії під напругою. Водночас у деяких конструкціях вибухозахищена конструкція переміщується з верхньої кришки в корпус, щоб ще більше підвищити безпеку акумуляторної системи.

 

З безперервним розширенням індустрії нових енергетичних транспортних засобів і накопичувачів енергії структурні компоненти акумуляторів продовжуватимуть вдосконалюватися з точки зору характеристик матеріалів, структурного дизайну та виробничих процесів, а ключові структурні компоненти, такі як кришки літій-іонних акумуляторів, відіграватимуть дедалі важливішу роль у системі безпеки акумуляторів.

 

 

 

Ми спеціалізуємося на дослідженні, розробці та виробництві структурних компонентів для нових батарей. Наша продукція охоплює широкий спектр верхніх кришок силових акумуляторів і структурних компонентів, у тому числі кришки силових акумуляторів, кришки призматичних літієвих акумуляторів, верхні кришки для призматичних елементів акумулятора та алюмінієві кришки акумуляторів. Використовуючи сучасне точне штампування, лазерне зварювання та автоматизовані процеси складання, ми можемо забезпечити високу надійністьПластини кришки літій-іонної батареїі індивідуальні структурні компоненти для нових енерготранспортних засобів, електроінструментів і систем зберігання енергії, допомагаючи клієнтам створювати безпечніші та ефективніші конструкції акумуляторних систем.