مکانیسم تغییر شکل و استراتژی پیشگیری سیستماتیک پوشش منشوری آلومینیومی

کیس های آلومینیومی باتری خودرو به دلیل قوانین ساختاری و چگالی انرژی بالا به طور گسترده در زمینه هایی مانند وسایل نقلیه با انرژی جدید استفاده می شود. با این حال، به دلیل ویژگی های ساختاری ناهمسانگرد، نیروهای ناهموار در جهت طول و عرض در طول فرآیند تولید به راحتی می تواند منجر به مشکلات تغییر شکل مانند ناهمواری شود که به نوبه خود بر ایمنی و عمر باتری تأثیر می گذارد. بروز مشکلات تغییر شکل ارتباط نزدیکی با جنبه های متعددی مانند خواص مواد، فرآیندهای ساخت و کنترل محیط داخلی واحدهای باتری قدرت دارد.

از منظر ابعاد مصالح و ساختار، انتخاب و طراحی مقاومت بدنه آلومینیومی برای مواد حامل انرژی جدید از عوامل اساسی است. اگر از موادی با مقاومت کششی ناکافی (مانند آلیاژ آلومینیوم 3003) یا کیس های آلومینیومی باتری لیتیومی با ضخامت کمتر از 0.6 میلی متر استفاده شود، در معرض تغییر شکل تحت فشار داخلی و تنش حرارتی قرار می گیرند. در عین حال، ویژگی های ساختاری ناحیه جوش را نمی توان نادیده گرفت: منطقه متاثر از حرارت تشکیل شده در طول فرآیند جوشکاری به دلیل سازماندهی مجدد شبکه، استحکام موضعی را 20٪ تا 30٪ کاهش می دهد و به منطقه تمرکز تنش تبدیل می شود که در طول تنش بعدی مستعد تغییر شکل است.

منطقی بودن فرآیند جوشکاری تأثیر تعیین کننده ای بر پایداری ساختاری پوشش منشوری آلومینیومی دارد. جوشکاری لیزری، به عنوان یک فرآیند اصلی، اگر گرمای ورودی به درستی کنترل نشود (مانند توان بیش از 300 وات یا سرعت جوشکاری کمتر از 30 میلی‌متر بر ثانیه)، می‌تواند باعث شود دمای محلی به مراتب از نقطه ذوب آلومینیوم (660 درجه) فراتر رود، حوضچه مذاب بیش از حد عمیق باشد و تنش انقباض خنک‌کننده به شدت افزایش یابد. طراحی نامناسب مهره جوش، مانند عدم وجود بریدگی های کاهش تنش در جوشکاری حلقه پیوسته و عرض مهره جوش کمتر از 0.8 میلی متر، می تواند ظرفیت تحمل بار جوش را کاهش دهد و خطر تغییر شکل را بیشتر تشدید کند.

فشار داخلی غیرعادی باتری یکی دیگر از دلایل اصلی ترمودینامیکی تغییر شکل است. هنگامی که دما از 45 درجه بالاتر می رود، واکنش های جانبی مانند تجزیه الکترولیت و آسیب غیر طبیعی به فیلم SEI تولید گاز را تسریع می کند. هنگامی که فشار داخلی از 10 کیلو پاسکال تجاوز کند، تغییر شکل کیس های سلول پریسماتیک را تحت فشار قرار می دهد. در همان زمان، در حالت کاملاً شارژ، نرخ انبساط الکترود منفی می تواند به 20٪ تا 30٪ برسد. اگر شکاف بین سلول باتری و دیواره داخلی پوسته بیش از 1.0 میلی متر باشد (فاصله استاندارد صنعت 0.3 تا 0.8 میلی متر است)، نیروی انبساط نمی تواند به طور موثر توسط پوسته محدود شود و به درجات آزادی بالاتر در جهت عمودی تبدیل می شود و باعث تغییر شکل صفحه پوشش یا دیواره جانبی می شود.

علاوه بر این، انحرافات کنترل فرآیند در طول فرآیند تولید نیز ممکن است باعث ایجاد یا تشدید مشکلات تغییر شکل شود: هنگامی که فاصله بین صفحه پوششی و جعبه‌های باتری آلومینیومی انرژی جدید در هنگام مونتاژ از 0.2 میلی‌متر فراتر رود، تنش حرارتی جوش مستقیماً با قرار گرفتن با اثر جابجایی شکاف باعث تغییر شکل می‌شود. هنگامی که درجه خلاء در مرحله آب بندی خیلی کم باشد (زیر 90 کیلو پاسکال)، فشار اتمسفر خارجی بر روی قسمت های ضعیف پوسته اثر می گذارد و باعث تغییر شکل فشرده سازی غیرفعال می شود.

بر اساس مکانیسم تغییر شکل فوق، می توان یک سیستم پیشگیری و کنترل از جنبه هایی مانند بهینه سازی مواد، بهبود فرآیند، کنترل فشار داخلی و تقویت فرآیند ساخت. از نظر مواد و بهینه سازی ساختاری، ایده اصلی بهبود ظرفیت تحمل بار پوشش باتری آلومینیومی است که با استفاده از آلیاژ آلومینیوم 5052 با استحکام کششی بالاتر، افزودن دنده های تقویتی 0.5 تا 1.0 میلی متر در ناحیه پوشش بالایی و افزایش ضخامت پوسته 0.0 میلی متر به 0.8 میلی متر می توان به آن دست یافت.

در همان زمان، یک ساختار جوشکاری کامپوزیت ترکیبی از جوش لیزری و جوشکاری اولتراسونیک برای کاهش ورودی گرمای یک نقطه و بهبود پایداری ناحیه جوش پذیرفته شده است. بهبود فرآیند جوشکاری پوسته آلومینیومی شارژی باید بر کنترل دقیق، اتخاذ استراتژی جوشکاری گرادیان قدرت (مانند ترکیب پارامترهای بخش شروع 200 وات/30 میلی‌متر بر ثانیه، بخش میانی 250 وات/25 میلی‌متر بر ثانیه، و بخش پایانی 180 وات) و کنترل عمق منطقه متاثر از گرما در محدوده 0 تمرکز کند. در همان زمان، مهره جوش پیوسته به حالت جوشکاری قطعه‌بندی شده (5 تا 8 میلی‌متر در هر بخش)، با ناحیه آزادسازی تنش 2 میلی‌متری، تغییر می‌کند و عرض مهره جوش برای بهبود ظرفیت تحمل جوش به 1.2 میلی‌متر افزایش می‌یابد.

کنترل فشار داخلی باید از دو جنبه شروع شود: جبران انبساط و سرکوب تولید گاز. در طراحی ساختار پوسته آلومینیومی باتری لیتیوم{1}}، یک لایه بافر الاستیک با نرخ تراکم بیش از 50% را می توان در داخل صفحه پوشش نصب کرد و 0.5 تا 1.0 میلی متر فضای انبساط را برای کاهش فشار ناشی از انبساط منفی الکترود باقی می گذارد. از نظر بهینه سازی سیستم شیمیایی، افزودن 1% تا 2% FEC{7}}افزودنی‌های تشکیل‌دهنده فیلم در طول فرآیند تزریق می‌تواند به طور موثر آسیب غیرعادی به فیلم SEI را سرکوب کند، تولید گاز را در بار کامل در 0.5 میلی‌لیتر بر ساعت کنترل کند و تجمع فشار داخلی از منبع را کاهش دهد.

تقویت کنترل فرآیند مستلزم معرفی فناوری هوشمند، با استفاده از یک سیستم موقعیت یابی بصری در فرآیند مونتاژ برای کنترل دقت موقعیت یابی در ± 0.05 میلی متر است. در همان زمان، اتصال جوش را به حالت بستن نیروی ثابت ارتقا دهید تا اطمینان حاصل شود که نوسان نیروی بستن 20 تا 30 نیوتن از 5٪ تجاوز نمی کند و خطر تغییر شکل ناشی از انحراف مونتاژ را کاهش می دهد. یک ایستگاه تست فشار را در مرحله تشکیل اضافه کنید، که به طور خودکار زنگ هشدار را زمانی که فشار از 5 کیلو پاسکال فراتر رفت، به صدا در می آورد. همراه با تشخیص اشعه ایکس سرعت تغییر شکل پوسته باتری خودروی EV، آستانه برای دستیابی به شناسایی و کنترل زودهنگام مشکلات تغییر شکل در 0.3٪ کنترل می شود.

اگر با مشکلات فنی مرتبط باپوشش منشوری آلومینیومیتغییر شکل یا نیاز به پشتیبانی بهینه سازی فرآیند در طول فرآیند تولید، لطفاً از طریق پلت فرم با ما تماس بگیرید و ما راه حل های حرفه ای و مشاوره فنی را به شما ارائه خواهیم داد.