Mehanizam deformacije i strategija sustavne prevencije aluminijskog prizmatičnog kućišta

Aluminijska kućišta automobilskih baterija naširoko se koriste u poljima kao što su vozila s novom energijom zbog svojih strukturnih pravila i visoke gustoće energije. Međutim, zbog svojih anizotropnih strukturnih karakteristika, nejednake sile u smjeru duljine i širine tijekom proizvodnog procesa mogu lako dovesti do problema deformacije kao što su neravnine, što zauzvrat utječe na sigurnost i vijek trajanja baterije. Pojava problema s deformacijom usko je povezana s višestrukim aspektima kao što su svojstva materijala, proizvodni procesi i interna kontrola okoline energetskih baterijskih jedinica.

Iz perspektive materijala i konstrukcijskih dimenzija, izbor i dizajn čvrstoće aluminijskog kućišta za nove materijale nositelje energije temeljni su čimbenici. Ako se koriste materijali s nedovoljnom vlačnom čvrstoćom (kao što je aluminijska legura 3003) ili aluminijska kućišta litijskih baterija debljine manje od 0,6 mm, skloni su deformaciji pod unutarnjim pritiskom i toplinskim naprezanjem. U isto vrijeme, strukturne karakteristike područja zavarivanja ne mogu se zanemariti: zona utjecaja topline nastala tijekom procesa zavarivanja smanjit će lokalnu čvrstoću za 20% do 30% zbog reorganizacije rešetke, postajući područje koncentracije naprezanja koje je sklono deformaciji tijekom naknadnog naprezanja.

Racionalnost postupka zavarivanja ima odlučujući utjecaj na strukturnu stabilnost aluminijskog prizmatičnog kućišta. Lasersko zavarivanje, kao glavni proces, ako ulaz topline nije ispravno kontroliran (kao što je snaga veća od 300 W ili brzina zavarivanja ispod 30 mm/s), može uzrokovati da lokalne temperature daleko premašuju točku taljenja aluminija (660 stupnjeva), da bazen rastaljevine bude predubok i da se napon skupljanja pri hlađenju naglo poveća; Neodgovarajući dizajn zavara, kao što je odsutnost zareza za smanjenje naprezanja u kontinuiranom prstenastom zavarivanju i širina zavara manja od 0,8 mm, može smanjiti nosivost-opterećenja zavara i dodatno povećati rizik od deformacije.

Nenormalni unutarnji tlak baterije još je jedan temeljni termodinamički uzrok deformacije. Kada temperatura prijeđe 45 stupnjeva, nusreakcije poput razgradnje elektrolita i abnormalnog oštećenja SEI filma će ubrzati proizvodnju plina. Kada unutarnji tlak prijeđe 10 kPa, potaknut će deformaciju kućišta prizmatičnih ćelija. U isto vrijeme, u potpuno napunjenom stanju, stopa ekspanzije negativne elektrode može doseći 20% do 30%. Ako razmak između ćelije baterije i unutarnje stijenke kućišta premašuje 1,0 mm (industrijski standardni razmak je od 0,3 do 0,8 mm), sila širenja ne može biti učinkovito ograničena školjkom i pretvorit će se u više stupnjeve slobode u okomitom smjeru, uzrokujući deformaciju pokrovne ploče ili bočne stijenke.

Osim toga, odstupanja u kontroli procesa tijekom proizvodnog procesa također mogu uzrokovati ili pogoršati probleme s deformacijom: kada razmak između pokrovne ploče i kućišta aluminijskih baterija New Energy prijeđe 0,2 mm tijekom sastavljanja, toplinski stres zavarivanja izravno će uzrokovati deformaciju superponiranjem s učinkom pomaka razmaka; Kada je stupanj vakuuma tijekom faze brtvljenja prenizak (ispod -90 kPa), vanjski atmosferski tlak će djelovati na slabe dijelove ljuske, uzrokujući deformaciju pasivnog kompresije.

Na temelju gore navedenog mehanizma deformacije, sustav prevencije i kontrole može se konstruirati iz aspekata kao što su optimizacija materijala, poboljšanje procesa, kontrola unutarnjeg tlaka i jačanje procesa. Što se tiče materijalne i strukturne optimizacije, glavna ideja je poboljšati nosivost-nosivosti aluminijskog kućišta baterije, što se može postići korištenjem legure aluminija 5052 s većom vlačnom čvrstoćom, dodavanjem 0,5 do 1,0 mm visokih rebara za pojačanje u području gornjeg poklopca i povećanjem debljine kućišta na 0,8 do 1,0 mm.

U isto vrijeme, kompozitna struktura zavarivanja koja kombinira lasersko zavarivanje i ultrazvučno zavarivanje usvojena je kako bi se smanjio unos topline jedne točke i poboljšala stabilnost područja zavarivanja. Poboljšanje procesa zavarivanja punjive aluminijske ljuske treba se usredotočiti na finu kontrolu, usvajanje strategije gradijenta snage zavarivanja (kao što je kombinacija parametara početnog dijela 200 W/30 mm/s, srednjeg dijela 250 W/25 mm/s i završnog dijela 180 W), i kontroliranje dubine zone utjecaja topline unutar 0,5 mm; U isto vrijeme, kontinuirani zavar će se promijeniti u segmentirani način zavarivanja (5 do 8 mm po sekciji), s rezerviranom zonom za oslobađanje naprezanja od 2 mm, a širina zavara će se povećati na 1,2 mm kako bi se poboljšala nosivost zavara.

Unutarnja kontrola tlaka treba početi s dva aspekta: kompenzacija ekspanzije i suzbijanje proizvodnje plina. U dizajnu strukture aluminijskog omotača litij-ionske baterije, elastični međusloj sa stupnjem kompresije većim od 50% može se postaviti na unutarnju stranu pokrovne ploče, ostavljajući 0,5 do 1,0 mm prostora za širenje kako bi se smanjio utjecaj pritiska uzrokovan širenjem negativne elektrode; U smislu optimizacije kemijskog sustava, dodavanje 1% do 2% FEC filma-aditiva za stvaranje filma tijekom procesa ubrizgavanja može učinkovito suzbiti abnormalno oštećenje SEI filma, kontrolirati proizvodnju plina pri punom opterećenju unutar 0,5 ml/Ah i smanjiti unutarnje nakupljanje tlaka iz izvora.

Jačanje kontrole procesa zahtijeva uvođenje inteligentne tehnologije, koristeći sustav vizualnog pozicioniranja u procesu montaže za kontrolu točnosti pozicioniranja unutar ± 0,05 mm; U isto vrijeme, nadogradite uređaj za zavarivanje na način stezanja s konstantnom silom kako biste osigurali da fluktuacija sile stezanja od 20 do 30 N ne prelazi 5%, smanjujući rizik od deformacije uzrokovane odstupanjem sklopa. Dodajte stanicu za ispitivanje tlaka tijekom faze formiranja, koja će se automatski oglasiti alarmom kada tlak prijeđe 5 kPa. U kombinaciji s detekcijom X-zrakama stope deformacije kućišta baterije EV automobila, prag će se kontrolirati unutar 0,3% kako bi se postigla rana identifikacija i kontrola problema deformacije.

Ako naiđete na tehničke poteškoće u vezi sAluminijsko prizmatično kućištedeformacije ili trebate podršku za optimizaciju procesa tijekom proizvodnog procesa, slobodno nas kontaktirajte putem platforme, a mi ćemo vam pružiti profesionalna rješenja i tehničke konzultacije.