Anàlisi de la carcassa d'alumini de les bateries d'ions de liti-: una guia completa per alimentar els materials, els processos i les aplicacions de la carcassa de la bateria

Amb el ràpid desenvolupament de nous vehicles d'energia, sistemes d'emmagatzematge d'energia i indústries d'electrònica de consum, els requisits de pes lleuger, seguretat i estabilitat estructural de les carcasses de les bateries de liti augmenten constantment. Entre les solucions d'embalatge de bateries actuals, les carcasses d'aliatge d'alumini s'han convertit en un dels components estructurals importants per a bateries d'energia i bateries d'emmagatzematge d'energia a causa dels seus avantatges, com ara pes lleuger, bona dissipació de calor, forta resistència a la corrosió i facilitat de mecanitzat de precisió.

 

Les carcasses d'alumini de bateries de liti es fabriquen normalment mitjançant processos d'estampació, estirament o soldadura i s'utilitzen principalment en bateries prismàtiques, mòduls de bateries d'emmagatzematge d'energia i sistemes de bateries d'energia de vehicles nous. Entre aquests, les caixes d'alumini per a bateries de liti EV i les caixes d'alumini per a bateries d'automòbil s'utilitzen àmpliament en el disseny estructural de nous paquets de bateries de vehicles d'energia, proporcionant protecció mecànica i aïllament ambiental per a les cèl·lules.

 

 

 

Actualment, els materials de carcassa de bateries d'ús habitual a la indústria inclouen principalment aliatges d'alumini de les sèries 3003, 5052, 6061 i 1060. Els diferents graus tenen diferents característiques en termes de resistència, conformabilitat i resistència a la corrosió.

 

L'aliatge d'alumini 3003 té una ductilitat excel·lent i propietats d'embutició-profunda, cosa que el fa adequat per a la fabricació de carcasses de bateries d'energia prismàtica i carcassa d'alumini de bateries prismàtiques de liti. Aquest material pot complir els requisits de diversos processos d'estampació-profunda alhora que manté una bona estabilitat dimensional.

 

L'aliatge d'alumini 5052 té una alta resistència a la corrosió i soldabilitat, i s'utilitza habitualment en sistemes d'emmagatzematge d'energia i aplicacions a l'aire lliure, com ara la fabricació de grans carcasses de dispositius d'emmagatzematge d'energia com la caixa d'alumini per al paquet de bateries de liti Powerwall.

 

L'aliatge d'alumini 6061 combina una gran resistència amb una mecanització excel·lent, el que el fa adequat per a cobertes de bateries, estructures de connexió i components que requereixen un mecanitzat d'alta-precisió.

 

L'alumini d'alta -puresa 1060 s'utilitza habitualment en la producció de peces estampades de parets fines-, vàlvules a prova d'explosió-i components estructurals auxiliars d'alta-precisió.

 

 

Els aliatges d'alumini tenen una densitat d'aproximadament un-terç de la de l'acer, la qual cosa redueix significativament el pes total del sistema de bateries i augmenta la densitat i l'autonomia d'energia de la bateria.

 

Per a sistemes de bateries de gran potència, com ara caixa d'alumini per a paquets de bateries LiFePO4 de cotxes i caixa d'alumini per a paquets de bateries LiFePO4 d'autobusos elèctrics EV, la reducció del pes estructural ajuda a millorar l'eficiència de l'autonomia del vehicle i la utilització de l'energia.

 

Excel·lent conductivitat tèrmica

Les bateries generen calor contínuament durant la càrrega i la descàrrega; una bona gestió tèrmica afecta directament la durada de la bateria i el rendiment de seguretat.

Els aliatges d'alumini tenen una alta conductivitat tèrmica, permetent una ràpida conducció i alliberament de la calor, reduint el risc d'augment local de la temperatura dins de la cel·la de la bateria. Per tant, les carcasses d'alumini per a les bateries de fosfat de ferro de liti s'utilitzen àmpliament en bateries d'emmagatzematge d'energia i sistemes de bateries d'alimentació.

 

Bones capacitats de conformat i mecanitzat

Els aliatges d'alumini posseeixen una excel·lent plasticitat i mecanització, que permeten la fabricació d'estructures complexes mitjançant embutició profunda, estampació, flexió i soldadura, i mecanitzat de precisió CNC.

 

Per a productes com la caixa d'alumini per al paquet de bateries LiFePO4 de 12 V, les carcassas d'alumini de cel·les de tipus primatic i les carcassas d'alumini de cèl·lules prismàtiques de liti, una bona mecanització garanteix la precisió dimensional i la consistència estructural de la carcassa.

 

Excel·lent resistència a la corrosió

La superfície d'alumini forma naturalment una pel·lícula d'òxid densa, proporcionant una excel·lent resistència a l'aire, la humitat i alguns mitjans corrosius.

 

A les centrals elèctriques d'emmagatzematge d'energia, equips de comunicació a l'aire lliure i aplicacions marines, les caixes d'alumini de bateries LFP sovint requereixen un tractament de passivació o recobriments aïllants per millorar encara més la resistència a la intempèrie i l'estabilitat-a llarg termini.

 

Alta seguretat

Els sistemes moderns de bateries d'energia solen integrar vàlvules a prova d'explosió-, estructures de ventilació i diversos dissenys de segellat. Quan la pressió interna de la bateria augmenta de manera anormal, l'estructura de la carcassa, juntament amb els components de seguretat, pot alliberar la pressió.

 

Per tant, tant la caixa d'alumini per al paquet de bateries Lifepo4 del cotxe de motor elèctric com la caixa d'alumini per a la bateria de plom àcid de substitució del motor requereixen una gran resistència mecànica i resistència a l'impacte.

 

 

 

Els processos de fabricació de carques d'alumini de bateries d'ions de liti{0}}normalment inclouen:

 

Desenrotllament i tall de material

Estampació de precisió

Dibuix profund

Retall i desbarbat de vores

Neteja de superfícies

Mecanitzat CNC de precisió

Soldadura per làser

Tractament de passivació o recobriment aïllant

Entre aquests, l'embutició profunda és un procés clau en la fabricació de carcasses de bateries prismàtiques. Per als productes de carcassa d'alumini de cèl·lules prismàtiques LFP, la uniformitat del gruix de la closca i l'estabilitat a la tracció afecten directament la qualitat del producte final.

 

La soldadura làser s'utilitza principalment per segellar la connexió entre la coberta i la carcassa, millorant eficaçment la resistència estructural i l'estanquitat.

 

 

Bateries d'energia per a vehicles d'energia nova

Els nous sistemes de bateries de vehicles d'energia adopten àmpliament la caixa d'alumini per a l'estructura del paquet de bateries de liti EV per aconseguir un equilibri complet de lleugeresa, alta resistència i alta seguretat.

 

Sistemes d'emmagatzematge d'energia

Els dispositius d'emmagatzematge d'energia domèstics i comercials solen adoptar el disseny de la caixa d'alumini per al paquet de bateries de liti Powerwall per complir els requisits d'ús de cicle a llarg termini-i d'operació a l'aire lliure.

 

Bateries elèctriques de vehicles de dues rodes-

Amb el desenvolupament del mercat de la mobilitat elèctrica, la demanda de caixes d'alumini per a bateries de bicicletes elèctriques i de bateries de bicicletes elèctriques d'ions de liti-continua creixent, caracteritzades per un pes lleuger, una miniaturització i una excel·lent protecció estructural.

 

Electrònica de consum

Els telèfons intel·ligents, les tauletes i els dispositius electrònics portàtils adopten àmpliament estructures de la carcassa de la bateria d'ions de liti-per aconseguir dissenys ultra-fins i requisits de muntatge d'alta-precisió.

 

Fonts d'alimentació industrials i especials

Incloses les caixes d'alumini per a bateries primàries de ferro de liti (LiFeS2) i diversos sistemes d'alimentació de reserva, tots requereixen una bona adaptabilitat al medi ambient i una estabilitat-a llarg termini.

 

 

 

Amb l'expansió contínua dels nous mercats de vehicles d'energia i emmagatzematge d'energia, les bateries quadrades s'estan convertint gradualment en una direcció de desenvolupament important en la indústria. Com un dels seus components estructurals bàsics,Carcassa d'alumini de bateria de cèl·lules de liti, les carcassas d'alumini de cèl·lules de ferro de liti i les carcassas d'alumini de les bateries de liti s'estan desenvolupant cap a una major resistència, parets ultra-fines, lleugeres i d'alta precisió.

 

En el futur, amb la popularització dels sistemes d'emmagatzematge d'energia a gran-escala i les bateries d'energia d'alta-energia-densitat, els productes-de carcassa d'alumini d'alt rendiment, com ara carques d'alumini per a bateries d'ions de litio de Samsung i carcassa d'alumini per a cèl·lules prismàtiques de Samsung, continuaran impulsant l'actualització de noves tecnologies estructurals, més fiables i d'envasament d'energia per a la indústria de la bateria.