Аналіз індустрії структурних компонентів літій{0}}іонних акумуляторів: тенденції розвитку технологій упаковки алюмінієвих корпусів, пакетних елементів і акумуляторів

Зі швидким розвитком нових енергетичних транспортних засобів, систем накопичення енергії, електричних дво{0}}колісних транспортних засобів і промислових резервних ринків живлення структурні компоненти літієвих батарей стали незамінною та важливою частиною ланцюга індустрії енергетичних батарей. Будучи життєво важливими компонентами механічного захисту та електричного з’єднання акумуляторної системи, конструктивні компоненти безпосередньо впливають на безпеку батареї, її герметичність, життєвий цикл і ефективність використання енергії.

 

Структурні компоненти літієвої батареї зазвичай включають корпус елемента, вузол верхньої кришки, клеми, з’єднувальні виступи, гнучкі роз’єми та матеріали для герметизації батареї. Серед них конструктивні компоненти алюмінієвого корпусу є одним із найбільш широко використовуваних рішень у сучасній галузі силових акумуляторів, які широко застосовуються в алюмінієвих корпусах для блоків літієвих батарей EV, системах накопичення енергії та нових модулях силових батарей для транспортних засобів.
 

 

 

Структурні компоненти літієвої батареї стосуються частин з металу або композитного матеріалу, які використовуються для захисту клітини, забезпечення провідності струму, забезпечення механічної підтримки та захисту безпеки.

 

Залежно від форми упаковки основні літієві батареї в даний час поділяються на три основні типи: призматичні батареї, циліндричні батареї та пакетні батареї.

 

Квадратні та циліндричні батареї зазвичай мають твердий металевий корпус, основна структура якого складається з корпусу батареї та кришки. З іншого боку, у пакетних батареях використовується алюмінієва -пластикова плівкова герметична структура для досягнення легшої конструкції.

 

Для великомасштабних систем зберігання енергії використання алюмінієвого корпусу для літієвих батарей Powerwall ефективно покращує механічну міцність і адаптивність акумуляторної батареї до навколишнього середовища, таким чином знаходячи широке застосування в житлових і комерційних системах зберігання енергії.

 

 

Силові батареї зберігають велику кількість електричної енергії. У разі перезарядки, короткого замикання або перегріву внутрішній тиск елемента швидко зростає.

 

Компоненти конструкції не тільки захищають клітини, але й виконують наступні ключові функції:

 

Проведення струму
Запечатування клітин
Скидання тиску
Захист від короткого замикання
Захист від корозії
Механічна опора

 

Особливо в системах високовольтних акумуляторів і платформах нових енергетичних транспортних засобів точність проектування структурних компонентів безпосередньо впливає на загальну безпеку автомобіля.

 

Для систем живлення, які використовують алюмінієвий корпус для автомобільних акумуляторів, конструктивні компоненти повинні одночасно відповідати багатьом вимогам, включаючи високу міцність, легкість і стійкість до корозії.
 

 

 

На ринку призматичних батарей алюмінієві корпуси стали основним вибором.

 

Алюмінієві матеріали легкі, мають відмінну теплопровідність і прості в обробці, що відповідає подвійним вимогам високої щільності енергії та легкої конструкції для акумуляторів.

 

Сучасні батареї живлення широко застосовують рішення алюмінієвої оболонки для літієвих призматичних елементів, утворюючи повну структуру оболонки за допомогою процесів глибокої витяжки, штампування та точного зварювання.

 

Для секторів нових енергетичних автобусів і комерційних транспортних засобів алюмінієві корпуси для акумуляторних батарей LiFePO4 для електричних автобусів EV стали важливим напрямком застосування, оскільки їх високо-міцна структура здатна витримувати довготривалу-вібрацію та складні умови експлуатації.

 

Тим часом сфера акумуляторів для зберігання енергії також все частіше використовує алюмінієві корпуси для елементів літій-залізо-фосфатних батарей, щоб підвищити загальну безпеку та надійність систем літій-залізо-фосфатних батарей.

 

 

У жорсткій структурі батареї кришка зазвичай є найбільш технологічно просунутою частиною.

Повний блок кришки акумулятора зазвичай включає:

 

Термінали
Вибухозахищений{0}}клапан
Запобіжний клапан
Пристрій переривання струму
Ізоляційні компоненти

 

Коли внутрішній тиск батареї аномально підвищується, вибухозахищена конструкція може вчасно скинути тиск, зменшуючи ризик перегріву.

 

Термінали відповідають за передачу струму, забезпечуючи стабільний зв'язок між осередком і зовнішньою ланцюгом.

У конструкції великих алюмінієвих корпусів батарей LFP герметичність і якість зварювання кришки часто визначають термін служби всього елемента.

 

 

Виробництво алюмінієвих корпусів літієвих акумуляторів відноситься до типової галузі точної обробки металу.

Загальні процеси включають:

 

Точне тиснення
Глибока протяжка
Лазерне зварювання
Точна обробка з ЧПУ
Обробка поверхні

Технологія глибокої витяжки безпосередньо визначає точність розмірів і консистенцію оболонки.

 

Для призматичних алюмінієвих комірок LFP допуски на розміри зазвичай контролюються в дуже малому діапазоні, щоб забезпечити стабільність подальшого автоматизованого складання.

 

З удосконаленням автоматизованих рівнів виробництва сучасні лінії виробництва конструкційних компонентів широко впровадили інтелектуальні системи перевірки для досягнення високої-послідовності виробництва.
 

 

 

На відміну від жорстких-акумуляторів, м’які-батареї використовують алюмінієву-пластикову плівку для герметизації.

 

Алюмінієва -пластикова плівка зазвичай складається з нейлонового шару, шару алюмінієвої фольги та поліпропіленового шару, що забезпечує хороші бар’єрні властивості та гнучкість.

 

Найбільшими перевагами батарей із м’яким-пакетом є:

Легкий, висока щільність енергії, гнучкий дизайн і хороші характеристики безпеки.

Тому вони широко використовуються в споживчій електроніці,-сховищах енергії високого класу та деяких нових транспортних засобах.

 

Для деяких легких застосувань, таких як продукти, пов’язані з алюмінієвим корпусом для акумуляторних батарей LiFePO4 в м’якій-пакеті, вибір між рішеннями з м’якою-пакетом і алюмінієвою-корпусом часто залежить від конкретних вимог.

 

 

Квадратні батареї пропонують такі переваги, як компактна структура, висока ефективність акумулятора та високе використання простору, що робить їх основним підходом на поточному ринку нових енерготранспортних засобів.

 

Циліндричні батареї мають відпрацьовані виробничі процеси, високу стабільність і підходять для широкомасштабного-автоматизованого виробництва. Багато призматичних елементів Samsung із алюмінієвим корпусом і циліндричними акумуляторними системами використовують стандартизовані методи виробництва для забезпечення стабільності продукту.

 

Пакетні батареї мають вищу щільність енергії та меншу вагу, але процес їх виготовлення складніший і вимагає вищої{0}}якісних пакувальних матеріалів.

 

З точки зору розвитку ринку, ці три технологічні маршрути співіснуватимуть протягом значного періоду, утворюючи диференційовані схеми на основі різних сценаріїв застосування.

 

 

У зв’язку з постійним зростанням кількості нових енерготранспортних засобів, систем зберігання енергії та інтелектуального транспортного обладнання структурні компоненти літій-іонних акумуляторів розвиваються в таких напрямках:

 

Застосування матеріалів з алюмінієвих сплавів-вищої міцності

Більш легкий структурний дизайн

Вищі рівні автоматизованого виробництва

Вищий-контроль узгодженості розмірів

Чудовий дизайн захисту безпеки

Більш високий коефіцієнт використання матеріалу

 

У майбутньому, будь то алюмінієвий корпус для автомобільного акумулятора LiFePO4, алюмінієвий корпус для акумулятора для електричного велосипеда чи алюмінієвий корпус літієвої призматичної батареї, що використовується у великомасштабних системах накопичення енергії-, усе продовжуватиме вдосконалюватись у напрямку підвищення точності, надійності та нижчої вартості.

 

 

Хоча конструктивні компоненти літій{0}}іонної батареї не становлять найбільшої частки вартості батареї, вони є ключовими фундаментальними компонентами, які визначають безпеку, стабільність і термін служби батареї. Відалюмінієві корпуси для літій{0}}іонних батарейдо великих-модулів силових батарей, від систем зберігання енергії до електромобілів, розвиток технології структурних компонентів завжди прогресував у тандемі з модернізацією нової енергетичної галузі. Завдяки постійному вдосконаленню виробничих процесів і постійним інноваціям у технологіях матеріалів, високо-ефективні алюмінієві конструкційні компоненти відіграватимуть ще важливішу роль у майбутньому новому ланцюжку енергетичної промисловості.