Anàlisi de la indústria de components estructurals de bateries d'ions de liti-: tendències de desenvolupament de carcassa d'alumini, cèl·lules de bossa i tecnologies d'embalatge de bateries d'energia

Amb el ràpid creixement del nou vehicle d'energia, el sistema d'emmagatzematge d'energia, les dues-rodes elèctriques i els mercats d'energia de seguretat industrial, els components estructurals de les bateries de liti s'han convertit en una part indispensable i crucial de la cadena de la indústria de les bateries d'energia. Com a components vitals de protecció mecànica i connexió elèctrica del sistema de bateries, els components estructurals afecten directament el rendiment de seguretat de la bateria, el rendiment de segellat, la vida útil del cicle i l'eficiència d'utilització d'energia.

 

Els components estructurals de la bateria de liti solen incloure la carcassa de la cel·la, el conjunt de la coberta superior, els terminals, les pestanyes de connexió, els connectors flexibles i els materials d'encapsulació de la bateria. Entre aquests, els components estructurals de carcassa d'alumini són una de les solucions més utilitzades en el camp actual de la bateria de potència, àmpliament aplicada a la caixa d'alumini per a paquets de bateries de liti EV, sistemes d'emmagatzematge d'energia i nous mòduls de bateries d'energia per a vehicles d'energia.
 

 

 

Els components estructurals de la bateria de liti es refereixen a peces metàl·liques o de material compost que s'utilitzen per protegir la cèl·lula, permetre la conducció de corrent, proporcionar suport mecànic i oferir protecció de seguretat.

 

Segons la forma d'embalatge, les bateries de liti principals es divideixen actualment en tres tipus principals: bateries prismàtiques, bateries cilíndriques i bateries de bossa.

 

Les bateries quadrades i cilíndriques solen utilitzar una carcassa de metall dur, amb la seva estructura bàsica que consisteix en la carcassa de la bateria i una placa de coberta. Les bateries de bossa, en canvi, utilitzen una estructura d'encapsulació de pel·lícula de plàstic d'alumini-per aconseguir un disseny més lleuger.

 

Per als sistemes d'emmagatzematge d'energia a gran-escala, l'ús d'un estoig d'alumini per als paquets de bateries de liti Powerwall millora efectivament la resistència mecànica i l'adaptabilitat ambiental del paquet de bateries, trobant així una aplicació generalitzada en l'emmagatzematge d'energia residencial i comercial.

 

 

Les bateries d'energia emmagatzemen una gran quantitat d'energia elèctrica. Quan es produeix una sobrecàrrega, curtcircuits o fuga tèrmica, la pressió interna de la cèl·lula augmenta ràpidament.

 

Els components estructurals no només asseguren les cèl·lules, sinó que també realitzen les funcions clau següents:

 

Conducció actual
Segellat cel·lular
Alliberament de pressió
Protecció contra curtcircuits
Protecció contra la corrosió
Suport mecànic

 

Especialment en sistemes de bateries d'alta tensió i plataformes de vehicles d'energia nova, la precisió del disseny dels components estructurals afecta directament el rendiment global de la seguretat del vehicle.

 

Per als sistemes d'alimentació que utilitzen caixa d'alumini per a bateries d'automòbil, els components estructurals han de complir simultàniament diversos requisits, com ara alta resistència, lleugeresa i resistència a la corrosió.
 

 

 

Al mercat de les bateries prismàtiques, les carcassas d'alumini s'han convertit en l'opció principal.

 

Els materials d'alumini són lleugers, tenen una conductivitat tèrmica excel·lent i són fàcils de processar, complint amb els requisits duals d'alta densitat d'energia i disseny lleuger per a bateries d'energia.

 

Les bateries d'energia modernes adopten àmpliament la solució de carcassa d'alumini per a cèl·lules prismàtiques de liti, formant una estructura de carcassa completa mitjançant processos d'embotició profunda, estampació i soldadura de precisió.

 

Per als nous sectors d'autobusos energètics i de vehicles comercials, les carcassas d'alumini per als paquets de bateries LiFePO4 d'autobusos elèctrics EV s'han convertit en una direcció d'aplicació important, amb la seva estructura d'alta-resistència capaç de suportar vibracions-a llarg termini i condicions de funcionament complexes.

 

Mentrestant, el camp de les bateries d'emmagatzematge d'energia també adopta cada cop més carcassa d'alumini per a les bateries de fosfat de ferro de liti per millorar la seguretat i la fiabilitat generals dels sistemes de bateries de fosfat de ferro de liti.

 

 

En una estructura de-bateria dura, la coberta sol ser la part més avançada tecnològicament.

Un conjunt complet de coberta de bateria normalment inclou:

 

Terminals
Vàlvula{0}}a prova d'explosió
Vàlvula de seguretat
Dispositiu d'interrupció actual
Components d'aïllament

 

Quan la pressió interna de la bateria augmenta de manera anormal, l'estructura a prova d'explosió-podrà alliberar la pressió amb el temps, reduint el risc de fuga tèrmica.

 

Els terminals són els responsables de la transmissió de corrent, assegurant una connexió estable entre la cèl·lula i el circuit extern.

En el disseny de grans carcasses d'alumini de bateries LFP, l'estanquitat i la qualitat de la soldadura de la coberta sovint determinen la vida útil de tota la cel·la.

 

 

La fabricació de carcasses d'alumini de bateries de liti pertany al camp típic del processament de metalls de precisió.

Els processos comuns inclouen:

 

Estampació de precisió
Dibuix profund
Soldadura per làser
Mecanitzat CNC de precisió
Tractament superficial

La tecnologia de dibuix profund determina directament la precisió dimensional i la consistència de la closca.

 

Per als productes de carcassa d'alumini de cèl·lules prismàtiques LFP, les toleràncies dimensionals solen controlar-se dins d'un rang molt reduït per garantir l'estabilitat del muntatge automatitzat posterior.

 

Amb la millora dels nivells de producció automatitzats, les modernes línies de producció de components estructurals han adoptat àmpliament sistemes d'inspecció intel·ligents per aconseguir una fabricació d'alta-coherència.
 

 

 

A diferència de les bateries-de closca dura, les bateries-toves utilitzen una pel·lícula de plàstic-d'alumini per a l'encapsulació.

 

La pel·lícula de plàstic d'alumini-normalment es compon d'una capa de niló, una capa de paper d'alumini i una capa de polipropilè, que ofereix bones propietats de barrera i flexibilitat.

 

Els avantatges més importants de les bateries-toves són:

Lleuger, alta densitat d'energia, disseny flexible i bon rendiment de seguretat.

Per tant, s'utilitzen àmpliament en l'electrònica de consum, l'emmagatzematge d'energia-de gamma alta i alguns camps de vehicles energètics nous.

 

Per a algunes aplicacions lleugeres, com ara productes relacionats amb la caixa d'alumini per a les bateries recarregables LiFePO4 de -pack suau, l'elecció entre solucions de-pack i carcassa d'alumini- es basa sovint en requisits específics.

 

 

Les bateries quadrades ofereixen avantatges com ara una estructura compacta, una gran eficiència del paquet i una gran utilització de l'espai, cosa que les converteix en l'enfocament principal en el mercat actual de vehicles d'energia nova.

 

Les bateries cilíndriques tenen processos de fabricació madurs, alta consistència i són adequades per a la producció automatitzada a gran-escala. Molts sistemes de carcassa d'alumini i bateries cilíndriques de cèl·lules prismàtiques de Samsung adopten mètodes de fabricació estandarditzats per garantir l'estabilitat del producte.

 

Les bateries de bossa ofereixen una densitat d'energia més alta i un pes més lleuger, però el seu procés de fabricació és més complex i requereix materials d'embalatge de més -qualitat.

 

Des de la perspectiva del desenvolupament del mercat, aquestes tres vies tecnològiques coexistiran durant un període considerable, formant traçats diferenciats en funció de diferents escenaris d'aplicació.

 

 

Amb el creixement continuat de nous vehicles d'energia, sistemes d'emmagatzematge d'energia i equips de transport intel·ligents, els components estructurals de les bateries d'ions de liti-s'estan desenvolupant en les direccions següents:

 

Aplicació de materials-d'aliatge d'alumini de major resistència

Disseny estructural més lleuger

Nivells més alts de producció automatitzada

Control de coherència -dimensional més alt

Disseny de protecció de seguretat superior

Major utilització del material

 

En el futur, tant si es tracta de la caixa d'alumini per a la bateria del cotxe LiFePO4, la funda d'alumini per a la bateria de la bicicleta elèctrica o la carcassa d'alumini de la bateria prismàtica de liti que s'utilitza en sistemes d'emmagatzematge d'energia a gran-escala, tot seguirà millorant cap a una precisió més alta, una fiabilitat més alta i un cost més baix.

 

 

Tot i que els components estructurals de la bateria d'ions de liti-no representen la proporció més alta del cost de la bateria, són components fonamentals crucials que determinen la seguretat, l'estabilitat i la vida útil de la bateria. Des decarcassa d'alumini per a bateries{0}}d'ions de litifins a mòduls de bateries d'energia a gran-escala, des de sistemes d'emmagatzematge d'energia fins a vehicles elèctrics, el desenvolupament de la tecnologia dels components estructurals sempre ha avançat al mateix temps que l'actualització de la nova indústria energètica. Amb els avenços continus en els processos de fabricació i la innovació constant en la tecnologia dels materials, els components estructurals de carcassa d'alumini d'alt rendiment-jugaran un paper encara més important en la futura cadena de la nova indústria energètica.