Istraživanje i primjena kontrole nepropusnosti kućišta baterija od aluminijske legure

 

Zavarena kućišta akumulatora-od aluminijske legure ključna su komponenta baterijskih ćelija za nova energetska vozila. Njihova zrakonepropusnost izravno utječe na sigurnost i stabilnost cijelog sustava. Posebno u litij-ionskim baterijama koje koriste sustave tekućeg hlađenja, kontrola nepropusnosti ključna je tehnologija. Analizirajući strukturu tekućeg hlađenja, proces sastavljanja i parametre zavarivanja, ovaj rad predlaže mjere poboljšanja iz perspektive mogućnosti ekstrudiranja materijala i optimizacije procesa zavarivanja, učinkovito poboljšavajući nepropusnost i konzistentnost kućišta od aluminijske legure u proizvodnji litij-ionskih baterija.

 

 

 

S brzim razvojem novih energetskih vozila i sustava za pohranu energije, potražnja za litij-ionskim baterijama, Lifepo4 energetskim ćelijama i sustavima za pohranu solarne energije (Lithium Battery Packs) nastavlja rasti u sektorima napajanja i pohrane energije. Kako bi se postiglo smanjenje težine vozila i poboljšan domet, kućišta za baterije od aluminijske legure (kućišta za baterije) naširoko se koriste u proizvodnji litijevih baterijskih paketa i kompleta baterijskih paketa zbog izvrsnog omjera-na-težine i otpornosti na koroziju.

 

U usporedbi s konstrukcijama od lijevanog aluminija, zavarena aluminijska kućišta nude prednosti kao što su niski troškovi razvoja kalupa, visoka strukturna fleksibilnost i vrhunska disipacija topline. Međutim, tijekom više-komponentnog sastavljanja i procesa zavarivanja može lako doći do loše nepropusnosti zraka, dopuštajući prodor rashladne tekućine ili vlage, što utječe na performanse i životni vijek litij-ionske baterije. Loša kontrola nepropusnosti ne samo da može uzrokovati kvarove sustava kao što su kratki spojevi i korozija, već također utjecati na siguran rad baterije za litij-ionske sustave za pohranu energije. Stoga je kontrola nepropusnosti kućišta od aluminijske legure postala kritično pitanje u proizvodnji litij-ionskih baterija za nova energetska vozila i solarne kućne sustave.

 

 

Paketi baterija prvenstveno koriste hlađenje zrakom i hlađenje tekućinom za odvođenje topline. Dok je hlađenje tekućinom strukturno složeno, nudi izvrsnu toplinsku vodljivost i kontrolu temperature, što ga čini glavnom opcijom. Kućišta od-aluminijske legure hlađena tekućinom obično su zavarena od više aluminijskih ploča i sastoje se od gornjeg poklopca, donjeg omotača i kanala za hlađenje.

 

U proizvodima kao što su litij SuperPack baterije i litij-ionske baterije za solarne proizvode, zahtjevi za nepropusnost kanala tekućine za hlađenje puno su veći od onih za kućište. Ispitivanje zahtijeva namjenski uređaj za ispitivanje nepropusnosti, gdje se komprimirani zrak ubrizgava pod standardnim uvjetima temperature i tlaka, a učinak brtvljenja se procjenjuje metodom pada tlaka. Loša zrakopropusnost često dovodi do curenja, korozije i kratkih spojeva u sustavu tekućeg hlađenja, što predstavlja prijetnju pouzdanosti cijelog sustava litijskih solarnih baterija.

 

Primarni proizvodni procesi za zavareno kućište od aluminijskog lima uključuju: lijevanje aluminijskih ingota, ekstruziju lima, piljenje, strojnu obradu, elektrolučno zavarivanje i zavarivanje trenjem s miješanjem, ispitivanje nepropusnosti i montažu. Kvaliteta obrade osnovne ploče za hlađenje tekućinom izravno određuje sigurnost i izdržljivost cjelokupnog litij-ionskog paketa baterija.

 

 

Analiza neispravnih uzoraka ladica baterija otkrila je da su nedostaci nepropusnosti prvenstveno bili koncentrirani u zavarenim spojevima i šupljini temeljne ploče. Otprilike 83% propuštanja zraka uzrokovano je lošim zavarima, uključujući probleme kao što su središnja poroznost-završetka luka i progorevanje-; približno 16% je uzrokovano pucanjem i raslojavanjem u šupljini ploče.

 

Glavni uzroci ovih nedostataka uključuju:

Nepravilna ekstruzija ploče, što rezultira lošom kvalitetom zavara;

Nepravilno usklađivanje struje i brzine zavarivanja, što dovodi do nepotpune fuzije;

Nedovoljno stezanje temeljne ploče, što rezultira deformacijom uzrokovanom skupljanjem zavarivanjem;

Nedovoljna čvrstoća bočnih stijenki kanala za protok ploče, što dovodi do pukotina uzrokovanih naprezanjem zavarivanja.

 

Ovi problemi ne samo da utječu na strukturni integritet kutije, već mogu dovesti i do curenja rashladne tekućine, ugrožavajući-dugoročnu radnu stabilnost litij-ionske baterije za sustav solarne energije.

 

 

(1) Optimizacija materijala i procesa ekstruzije

Kako bismo poboljšali kvalitetu zavarivanja lima, trebali bismo početi od strukture ekstruzijske matrice i parametara procesa:

 

Odgovarajuće podebljajte gornji kalup i smanjite promjer otvora za skretanje kako biste povećali volumen komore za zavarivanje i poboljšali hidrostatski tlak.

Podesite temperaturu i brzinu ekstruzije (npr. od 475 stupnjeva do 440 stupnjeva i od 3 m/s do 2,4 m/s);

Odaberite ekstruder veće tonaže (npr. od 2800T do 4000T) kako biste povećali silu ekstruzije i gustoću materijala.

 

Ove mjere učinkovito poboljšavaju zavarljivost materijala i osiguravaju stabilniju kvalitetu osnovnog materijala za naknadno zavarivanje.

 

(2) Kontrola procesa zavarivanja i deformacije

Kako bi se riješili problemi deformacije zavarivanja i propuštanja zraka, poduzimaju se sljedeće mjere:

 

Postavite različite struje, napone i brzine zavarivanja prema debljini ploče i zahtjevima zavarivanja;

Dodajte stezne elemente kako biste spriječili savijanje i pomicanje donje ploče.

Precizno kontrolirajte unos topline kako biste osigurali da je zavar potpuno zatopljen i da je površina glatka.

Provedite 100% ispitivanje nepropusnosti zavarenog paketa litijskih baterija kako biste osigurali da nema curenja.

 

Nakon poboljšanja, kvalificirana stopa zrakonepropusnosti gotove kutije porasla je s izvornih 55% na više od 90%, ispunjavajući standarde primjene litij-ionskih baterija visokih-performansi i paketa litijskih baterija sustava za pohranu sunčeve energije.

 

 

 

Nepropusnost kutije za baterije od aluminijske legure izravno je povezana sa sigurnošću, vijekom trajanja i prilagodljivošću okolišu litijevih baterija i sustava Power Battery Cell. Kroz sustavnu optimizaciju procesa ekstruzije ploče, dizajna matrice i parametara zavarivanja, problem nepropusnosti tekućinske rashladne kutije može se učinkovito riješiti, a konzistentnost i pouzdanost proizvoda mogu se poboljšati.

 

Ovaj rezultat istraživanja ima veliku referentnu vrijednost za proizvođače baterija za litij-ionske sustave za pohranu energije, litij-ionske baterije za solarne kućne sustave i litij-ionske baterije. U budućnosti, kao opseg primjene litijevih solarnih baterija iLifepo4 energetske ćelijenastavlja se širiti, tehnologija proizvodnje baterijskih kutija od aluminijske legure s visokom{0}}nepropusnošću i visoko{1}}pouzdanošću postat će ključna karika kontrole kvalitete u novom lancu energetske industrije.