Изследване и прилагане на контрол на херметичността на кутии за батерии от алуминиева сплав

 

Заварените-заварени кутии за батерии от алуминиева сплав са решаващ компонент на батерийните клетки за захранване за превозни средства с нова енергия. Тяхната херметичност пряко влияе върху безопасността и стабилността на цялата система. Особено при литиево-йонни акумулаторни пакети, които използват системи за течно охлаждане, контролът на херметичността е ключова технология. Чрез анализиране на структурата на течното охлаждане, процеса на сглобяване и параметрите на заваряване, този документ предлага мерки за подобряване от гледна точка на възможността за екструдиране на материала и оптимизиране на процеса на заваряване, като ефективно подобрява херметичността и консистенцията на корпусите от алуминиева сплав при производството на литиево-йонни батерии.

 

 

 

С бързото развитие на нови енергийни превозни средства и системи за съхранение на енергия търсенето на литиево-йонни батерии, захранващи клетки Lifepo4 и системи за съхранение на слънчева енергия (литиеви батерии) продължава да расте в секторите за захранване и съхранение на енергия. За постигане на олекотяване на автомобила и подобрен пробег, кутиите за батерии от алуминиева сплав (кутии за батерии) се използват широко в производството на литиеви батерийни пакети и комплекти батерийни пакети поради отличното им съотношение-към-тегло и устойчивост на корозия.

 

В сравнение с лятите алуминиеви конструкции, заварените алуминиеви корпуси предлагат предимства като ниски разходи за разработка на формата, висока структурна гъвкавост и превъзходно разсейване на топлината. Въпреки това, по време на много-компонентния процес на сглобяване и заваряване, може лесно да възникне лоша херметичност, което позволява на охлаждащата течност или влагата да проникне, като по този начин повлияе на производителността и живота на клетката на литиево-йонната батерия. Лошият контрол на херметичността може не само да причини системни повреди като късо съединение и корозия, но и да повлияе на безопасната работа на батерията за литиево-йонни системи за съхранение на енергия. Следователно контролирането на херметичността на корпусите от алуминиева сплав се превърна в критичен проблем при производството на литиево-йонни батерии за нови енергийни превозни средства и слънчеви домашни системи.

 

 

Захранващите батерии използват основно въздушно охлаждане и течно охлаждане за разсейване на топлината. Въпреки че течното охлаждане е структурно сложно, то предлага отлична топлопроводимост и контрол на температурата, което го прави основната опция. Корпусите от алуминиева сплав с-течно охлаждане обикновено са заварени заедно от множество алуминиеви плочи и се състоят от горен капак, долен корпус и охлаждащи канали.

 

В продукти като литиеви батерии SuperPack и литиево-йонни батерии за соларни продукти изискванията за херметичност на канала за течно охлаждане са много по-високи от тези на корпуса. Тестването изисква специално приспособление за изпитване на херметичност, където сгъстеният въздух се инжектира при стандартни условия на температура и налягане и ефективността на уплътняването се оценява с помощта на метода на падане на налягането. Лошата херметичност често води до течове, корозия и късо съединение в системата за течно охлаждане, което представлява заплаха за надеждността на цялата система с литиева слънчева батерия.

 

Основните производствени процеси за заварения корпус от алуминиев лист включват: отливане на алуминиев блок, екструдиране на лист, рязане, механична обработка, електродъгово заваряване и заваряване чрез триене, изпитване за херметичност и сглобяване. Качеството на обработка на основната плоча за течно охлаждане директно определя безопасността и издръжливостта на целия пакет литиево-йонни батерии.

 

 

Анализът на пробите от повредени тави за батерии разкри, че дефектите на херметичността са концентрирани основно в заваръчните шевове и кухината на основната плоча. Приблизително 83% от течовете на въздух са причинени от лоши заварки, включително проблеми като централна порьозност в края на дъгата и прогаряне-; приблизително 16% са причинени от напукване и разслояване в кухината на пластината.

 

Основните причини за тези дефекти включват:

Неправилно екструдиране на плочи, което води до лошо качество на заваръчния шев;

Неправилно съвпадение на заваръчния ток и скорост, което води до непълно топене;

Недостатъчно затягане на основната плоча, което води до деформация, причинена от свиване при заваряване;

Недостатъчна здравина на страничните стени на канала за поток на плочата, което води до пукнатини, причинени от напрежението на заваряване.

 

Тези проблеми не само засягат структурната цялост на кутията, но могат също да доведат до изтичане на охлаждаща течност, заплашвайки-дългосрочната работна стабилност на литиево-йонната батерия за слънчева енергийна система.

 

 

(1) Оптимизиране на материалите и процеса на екструдиране

За да подобрим качеството на заваряване на ламарина, трябва да започнем със структурата на матрицата за екструдиране и параметрите на процеса:

 

Удебелете по подходящ начин горната матрица и намалете диаметъра на отклоняващия отвор, за да увеличите обема на заваръчната камера и да подобрите хидростатичното налягане.

Регулирайте температурата и скоростта на екструдиране (напр. от 475 градуса до 440 градуса и от 3 m/s до 2,4 m/s);

Изберете екструдер с по-висок тонаж (напр. от 2800T до 4000T), за да увеличите силата на екструдиране и плътността на материала.

 

Тези мерки ефективно подобряват заваряемостта на материала и осигуряват по-стабилно качество на основния материал за последващо заваряване.

 

(2) Процес на заваряване и контрол на деформацията

За решаване на проблемите с деформацията при заваряване и изтичането на въздух се предприемат следните мерки:

 

Задайте различни токове, напрежения и скорости на заваряване според дебелината на плочата и изискванията за заваряване;

Добавете затягащи приспособления, за да предотвратите изкривяване и изместване на долната плоча.

Прецизно контролирайте входящата топлина, за да сте сигурни, че заваръчният шев е напълно разтопен и повърхността е гладка.

Извършете тест за 100% херметичност на заварената кутия с литиев батериен пакет, за да се уверите, че няма изтичане.

 

След подобрението степента на квалификация за херметичност на готовата кутия се увеличи от първоначалните 55% до повече от 90%, отговаряйки на стандартите за приложение на високо-производителен литиево-батериен пакет и пакет литиеви батерии за системи за съхранение на слънчева енергия.

 

 

 

Херметичността на кутията за батерии от алуминиева сплав е пряко свързана с безопасността, живота и адаптивността към околната среда на литиевите батерии и системите Power Battery Cell. Чрез системното оптимизиране на процеса на екструдиране на плочи, дизайна на матрицата и параметрите на заваряване, проблемът с херметичността на кутията за течно охлаждане може да бъде ефективно решен и консистенцията и надеждността на продукта могат да бъдат подобрени.

 

Този резултат от изследването е от голяма референтна стойност за производителите на батерии за литиево-йонни системи за съхранение на енергия, литиево-йонни батерии за соларни домашни системи и литиево-йонни акумулаторни пакети. В бъдеще, като обхват на приложение на литиеви слънчеви батерии иLifepo4 захранващи клеткипродължава да се разширява, високата{0}}херметичност и висока-надеждност на производствената технология на батерийните кутии от алуминиева сплав ще се превърнат в ключова връзка за контрол на качеството в новата верига на енергийната индустрия.