Предистория и влияние на проблемите с деформацията в алуминиеви кутии на автомобилни батерии

Алуминиевите кутии за автомобилни батерии се използват широко в области като нови енергийни превозни средства поради техните структурни правила и висока енергийна плътност. Въпреки това, поради своите анизотропни структурни характеристики, той е предразположен към проблеми с деформацията, като неравности в посоките на дължина и ширина по време на производствения процес, което може да повлияе на безопасността и експлоатационния живот на батерията. Появата на проблеми с деформацията е тясно свързана с множество аспекти като свойства на материала, производствени процеси и вътрешен контрол на околната среда на батерийните модули. Ето защо е необходимо да се анализират причините от множество измерения и да се приложат целенасочени превантивни мерки. Тази статия предоставя-задълбочен анализ на основните причини и систематични стратегии за предотвратяване на деформацията на алуминиевия корпус за нови енергийни автомобили, предоставяйки технически справки за производствените практики в индустрията.

В производствената система на литиево-йонни батерии стабилността на структурата на алуминиевата кутия на литиевата батерия е пряко свързана с надеждността на продукта, а проблемите с деформацията често са резултат от синергичните ефекти на множество фактори, като свойства на материала, контрол на процеса и вътрешни термодинамични състояния. От гледна точка на материалните и структурните размери, изборът на материали за алуминиева обвивка и якостният дизайн са основни фактори. Ако се използват материали с недостатъчна якост на опън (като алуминиева сплав 3003) или дебелина на корпуса под 0,6 mm, те са склонни към деформация при вътрешно налягане и термично напрежение.

В същото време структурните характеристики на зоната на заваряване не могат да бъдат пренебрегнати: засегнатата от топлина зона, образувана по време на процеса на заваряване, ще намали локалната якост с 20% до 30% поради реорганизация на решетката, превръщайки се в зона на концентрация на напрежение, която е склонна към деформация по време на последващо напрежение. Рационалността на процеса на заваряване има решаващо влияние върху стабилността на структурата на корпуса. Лазерното заваряване, като основен процес, ако входящата топлина не се контролира правилно (като мощност, надвишаваща 300 W или скорост на заваряване под 30 mm/s), това може да доведе до това, че местните температури в кутиите на алуминиевите батерии с нова енергия далеч надхвърлят точката на топене на алуминия (660 градуса), което води до дълбока стопилка и рязко увеличаване на напрежението при свиване при охлаждане; В допълнение, неправилният дизайн на заваръчния шев (като липсата на прорези за освобождаване на напрежението при непрекъснато пръстеновидно заваряване и ширина на заваръчния шев под 0,8 mm) може да намали-носещата способност на заваръчния шев и допълнително да увеличи риска от деформация.

Ненормалното вътрешно налягане на батерията е друга основна термодинамична причина за деформация в корпуса на батерията от дълбоко изтеглен алуминий. Когато температурата надвиши 45 градуса, странични реакции като разлагане на електролита и ненормално увреждане на SEI филма вътре в батерията ще ускорят производството на газ. Когато вътрешното налягане надвиши 10 kPa, то ще тласне черупката да се деформира. В същото време, в напълно заредено състояние, скоростта на разширение на отрицателния електрод може да достигне 20% до 30%. Ако разстоянието между клетката на батерията и вътрешната стена на корпуса надвишава 1,0 мм (промишленият стандарт е 0,3-0,8 мм), силата на разширяване не може да бъде ефективно ограничена от акумулаторната алуминиева обвивка и ще се превърне в по-високи степени на свобода във вертикална посока, причинявайки деформация на капака или страничната стена. В допълнение, отклоненията в контрола на процеса по време на производствения процес могат също да причинят или да влошат проблемите с деформацията. Например, ако пролуката между покриващата плоча и обвивката надвишава 0,2 mm по време на монтажа, топлинното напрежение по време на заваряване ще се насложи с ефекта на изместване на пролуката, което директно ще доведе до деформация; Когато степента на вакуум по време на етапа на запечатване е твърде ниска (под -90 kPa), външното атмосферно налягане ще действа директно върху слабите части на черупката, причинявайки пасивна деформация на компресия.

В отговор на горепосочения механизъм на деформация, трябва систематично да се разработват превантивни стратегии от аспектите на избора на материал, структурния дизайн, процеса на заваряване и контрола на процеса. По отношение на материалите и структурата трябва да се даде приоритет на материалите от алуминиева сплав с по-висока якост на опън (като 6063 и т.н.), а дебелината на алуминиевия корпус на пакета трябва да бъде проектирана разумно (препоръчва се не по-малко от 0,8 mm). В същото време монтажната междина между клетката на батерията и вътрешната стена на корпуса трябва да бъде оптимизирана, стриктно контролирана в диапазона от 0,3-0,8 mm. По отношение на процеса на заваряване параметрите на лазерното заваряване трябва да бъдат строго контролирани, за да се избегне прекомерна мощност или ниска скорост на заваряване.

В същото време дизайнът на заваръчния шев трябва да бъде оптимизиран, трябва да се добавят структури за облекчаване на напрежението, за да се гарантира, че ширината на заваръчния шев и проникването са в разумен диапазон. По отношение на контрола на процеса е необходимо стриктно да се управлява междината на монтажа между покриващата плоча и батерията с алуминиев корпус (не повече от 0,2 mm) и да се гарантира, че степента на вакуум по време на етапа на запечатване отговаря на изискванията на процеса (не по-малко от -90 kPa). Освен това е необходимо да се засили управлението на температурата на производствената среда, да се избягва батерията да бъде в работно състояние над 45 градуса за дълго време, да се намали производството на страничен реакционен газ от източника и да се намали рискът от повишаване на вътрешното налягане.

Горното е систематичен преглед на механизма на деформация и стратегиите за превенция наАлуминиеви кутии за автомобилни батерии. Ако срещнете технически проблеми или се нуждаете от допълнителна поддръжка за оптимизиране на процесите в действителното производство, не се колебайте да се свържете с нас през платформата и ние ще ви предоставим професионални решения и техническа консултация.