Anàlisi de la indústria de components estructurals de la bateria d'ions de liti-: materials clau i tendències de fabricació de bateries d'energia

 

Els components estructurals de la bateria d'alimentació són parts clau dels sistemes de bateries d'ions de liti-, principalment responsables de proporcionar suport mecànic, segellat, conducció de corrent i protecció de seguretat per a les cèl·lules de la bateria. En termes generals, els components estructurals de la bateria d'alimentació inclouen cobertes superiors de cel·les, carcassa d'acer o alumini, connectors de bateries i connectors flexibles; Definits de manera estreta, es refereixen principalment a carcassa de cel·les i conjunts de coberta superior de la bateria, com ara la placa de coberta de la bateria d'alimentació i la tapa superior de la bateria de liti.

 

A l'estructura de la bateria, els components estructurals no només proporcionen protecció física, sinó que també afecten directament el rendiment de segellat, les capacitats de gestió tèrmica i la fiabilitat de seguretat del sistema de bateries. Amb el ràpid desenvolupament de nous vehicles d'energia i sistemes d'emmagatzematge d'energia, la importància dels components estructurals augmenta constantment, especialment en sistemes de bateries d'alta-energia-densitat i alta-seguretat-, on les plaques de coberta de bateries d'ions de liti-s'han convertit en un dels components bàsics del disseny de bateries.

 

 

 

A partir de diferents tecnologies d'embalatge de bateries d'energia, actualment hi ha tres formes estructurals de bateries principals al mercat: bateries prismàtiques, bateries cilíndriques i bateries de bossa. Les diferents formes d'embalatge corresponen a diferents sistemes de components estructurals.

 

Les bateries cilíndriques i prismàtiques s'anomenen habitualment piles de-caixa dura, l'estructura de les quals consisteix principalment en una carcassa i una coberta. Les bateries prismàtiques solen utilitzar una carcassa d'aliatge d'alumini, combinada amb components estructurals com una tapa de bateria de liti prismàtica o una tapa superior per a les cel·les de la bateria prismàtica per aconseguir el segellat i la connexió actual.

 

En canvi, les bateries de bossa utilitzen pel·lícula d'alumini-plàstic com a material d'embalatge, donant lloc a una forma estructural significativament diferent de les bateries-duras. No obstant això, en els vehicles d'energia nous i les aplicacions d'emmagatzematge d'energia, les bateries prismàtiques durs-de carcassa dura segueixen sent la solució principal a causa de la seva alta seguretat i estabilitat estructural, cosa que provoca un creixement continuat de la demanda del mercat de cobertes de bateries d'alumini i components de cobertes relacionats.

 

 

 

Des d'una perspectiva de la indústria, els components estructurals de la bateria d'energia posseeixen tant les característiques de "processament de materials a granel" com de "fabricació de precisió".

 

Pel que fa a l'estructura de costos, els costos de les matèries primeres solen representar més del 50% del cost total dels components estructurals. Els components estructurals de la bateria de la carcassa d'alumini prismàtic-utilitzen principalment l'aliatge d'alumini com a material principal, alhora que inclouen materials auxiliars com ara coure, acer i plàstics d'enginyeria. Per exemple, a les estructures de coberta superior de la bateria, les plaques de coberta d'alumini habituals per a bateries han d'equilibrar la força, la conductivitat i la resistència a la corrosió.

 

Per a alguns components-conductors actuals, també calen estructures compostes de coure-alumini per equilibrar la conductivitat i el control del pes. Per exemple, les estructures de plaques bimetalls bipolars de coure i alumini s'utilitzen en components de connexió actuals en alguns sistemes de bateries.

 

Pel que fa a la fabricació, la producció de components estructurals de bateries d'energia és un procés típic de fabricació de precisió. La carcassa es produeix normalment mitjançant processos d'estampació i estirament múltiples, mentre que el conjunt de la coberta superior implica múltiples processos com ara l'estampació, la soldadura per làser, l'emmotllament per injecció i el muntatge de precisió. Amb l'augment del nivell d'automatització de la indústria, la producció de components estructurals està canviant gradualment cap a línies de producció flexibles i equips altament automatitzats per satisfer les demandes de la producció a gran-escala i alta-coherència.

 

 

Les bateries d'energia dels vehicles d'energia nova solen consistir en centenars o fins i tot milers de cèl·lules; per tant, la consistència de les cèl·lules és crucial per al rendiment de tot el mòdul de bateria i el paquet de bateries. En aquest entorn d'aplicació, la precisió de fabricació i l'estabilitat de la qualitat dels components estructurals han d'assolir uns estàndards extremadament alts.

 

La fabricació de bateries de grau-automòbil requereix normalment que es controlin les taxes de defectes a nivell de PPM, cosa que exigeix ​​estrictes la precisió dimensional, la qualitat de la soldadura i la fiabilitat del segellat dels components estructurals. Per exemple, a les bateries prismàtiques, la qualitat de la soldadura i el segellat entre el dosel de la bateria de liti prismàtic i la carcassa de la cel·la afecta directament l'estanquitat i la vida útil de la bateria.

 

A més, durant el muntatge del mòdul, l'estructura de la coberta superior també ha de proporcionar funcions de connexió actual i protecció de seguretat; per tant, els components estructurals com la coberta de la caixa de la bateria d'alumini han de tenir una excel·lent resistència mecànica i resistència a la calor.

 

 

En els últims anys, amb el ràpid desenvolupament de la indústria de vehicles d'energia nova, el cost de les bateries d'energia ha continuat disminuint. La reducció de costos dels sistemes de bateries prové principalment de tres aspectes: producció a gran-escala, avenços tecnològics i optimització dels costos dels materials.

 

A l'estructura de costos de la cèl·lula, els costos dels components estructurals solen representar al voltant del 8% del cost de la cèl·lula. Tot i que els preus de les matèries primeres (com l'alumini, el coure i l'acer) no han disminuït significativament, el cost global dels components estructurals encara mostra una tendència a la baixa mitjançant la producció automatitzada, la millora de la utilització del material i l'eficiència de producció optimitzada.

 

Per exemple, l'optimització del disseny del disseny del material pot millorar significativament la utilització de l'alumini, reduint així els costos unitaris del producte. En els sistemes d'embalatge de bateries, la millora de l'eficiència de producció de la placa de coberta de la bateria i els components de la coberta superior relacionats és un factor clau que impulsa la reducció de costos a la indústria dels components estructurals.

 

 

A les estructures de bateries-rígides, el component de la coberta superior és la part més avançada tecnològicament. La coberta superior no només segella la cel·la de la bateria, sinó que també integra diversos mòduls funcionals clau.

 

En primer lloc, proporciona segellat i fixació. Un cop muntada la pila de la bateria, la coberta superior es solda amb làser-a la carcassa d'alumini, formant una estructura completament segellada. Components com l'annex de la bateria de liti prismàtica tenen aquest paper en el seu disseny estructural.

 

En segon lloc, proporciona conducció de corrent. Els terminals de la coberta superior es solden a les pestanyes de la pila de la bateria mitjançant pestanyes de connexió, que permeten la conducció de corrent dins de la cel·la de la bateria i es connecten a la barra colectora a nivell del mòdul.

 

A més, la coberta superior integra múltiples estructures de protecció de seguretat. Per exemple, les plaques a prova d'explosió-i les plaques-de voltes poden alleujar la pressió o tallar el corrent quan la pressió interna de la bateria augmenta de manera anormal, reduint així el risc de fuga tèrmica de la bateria. En alguns dissenys, el conjunt de la coberta superior també s'anomena conjunt de cobertes de seguretat LFP, que s'utilitza com a estructura de protecció de seguretat en sistemes de bateries de fosfat de ferro de liti.

 

 

En comparació amb el conjunt de la coberta superior, el procés de fabricació de la carcassa de la bateria és relativament senzill, generalment utilitzant un procés d'estirament continu per produir estructures de carcassa d'alumini. Tanmateix, a mesura que la densitat d'energia de la bateria continua augmentant, els requisits per al rendiment del material de l'habitatge també són cada cop més estrictes.

 

Actualment, la indústria està optimitzant les formulacions de materials d'aliatge d'alumini per millorar la resistència, la tenacitat i la resistència a la corrosió per estrès de l'habitatge. Simultàniament, alguns dissenys estan traslladant l'estructura a prova d'explosió-des de la coberta superior fins a la ubicació de l'habitatge per millorar encara més la seguretat del sistema de bateries.

 

Amb l'expansió contínua de les noves indústries de vehicles d'energia i d'emmagatzematge d'energia, els components estructurals de les bateries es continuaran millorant pel que fa al rendiment dels materials, el disseny estructural i els processos de fabricació, i els components estructurals clau, com ara les plaques de coberta de bateries d'ions de liti{0}}, tindran un paper cada cop més important en el sistema de seguretat de la bateria d'energia.

 

 

 

Som especialistes en la investigació, desenvolupament i fabricació de components estructurals per a bateries d'energia nova. Els nostres productes cobreixen una àmplia gamma de cobertes superiors de bateries d'energia i solucions de components estructurals, incloses plaques de coberta de bateries d'energia, tapes de bateries prismàtiques de liti, tapes superiors per a cel·les de bateries prismàtiques i cobertes de bateries d'alumini. Aprofitant l'estampació de precisió madura, la soldadura per làser i els processos de muntatge automatitzats, podem oferir una alta fiabilitatPlaques de coberta de la bateria d'ions de liti-i components estructurals personalitzats per a nous vehicles d'energia, eines elèctriques i sistemes d'emmagatzematge d'energia, ajudant els clients a aconseguir dissenys de sistemes de bateries més segurs i eficients.