تکامل محفظه های بسته باتری خودروهای الکتریکی

 

با رشد سریع بازار جهانی خودروهای انرژی جدید، فناوری باتری به عنوان جزء اصلی آن، توجه گسترده ای را به خود جلب کرده است. به طور خاص، انتخاب مواد و فرآیند تولید پوسته باتری در بهبود ایمنی، کارایی و مقرون به صرفه بودن خودروهای الکتریکی اهمیت زیادی دارد. این مقاله به جزئیات چندین مورد پیشرفته می پردازدپوسته آلومینیومی باتریراه حل هایی با هدف ارائه پشتیبانی فنی جامع و پیشنهادات کاربردی به مشتریان.

 

 

مسلما یکی از مهم ترین اجزای یک وسیله نقلیه الکتریکی (EV) آن چیزی است که باتری را در صورت تصادف یا آتش سوزی خشک، ایمن و ایمن نگه می دارد. اصطلاحات زیادی برای توصیف این جزء استفاده می شود: محفظه، پوشش، سینی، جعبه، و محفظه. موادی که در حال حاضر برای محفظه های بسته باتری استفاده می شود شامل فولاد، آلومینیوم و کامپوزیت های پلاستیکی است.

 

جای تعجب نیست، کامل استبسته های باتری EVبسیار سنگین هستند و معمولاً حدود 40 درصد وزن کل خودرو را تشکیل می دهند. وقتی اجزای یک بسته باتری (سلول‌ها و ماژول‌ها، مدیریت حرارتی، سیستم مدیریت باتری BMS، جداکننده‌ها و غیره) را در نظر می‌گیرید، به راحتی متوجه می‌شوید که چرا آنها نیز بسیار گران هستند و در مجموع تا 50 درصد از ارزش خودرو را تشکیل می‌دهند.

 

به همین دلیل است که باتری ها هم در حین استفاده و هم بعد از استفاده در خودروهای برقی باید با احتیاط کار شوند. هنگامی که یک باتری برق در یک EV به پایان عمر مفید خود می رسد، هنوز چیزهای زیادی برای ارائه به جهان دارد، چه از طریق بازیافت یا استفاده ثانویه، بنابراین باتری برق برای بازیافت باید به راحتی جدا شود.

 

 

 

قابل جابجایی

 

کلید راهبردهای فعلی طراحی محفظه باتری عبارتند از: قابلیت جابجایی، حفاظت در برابر آتش و حرارت، عملکرد تصادف و قابلیت بازیافت. با این حال، با تغییرات مکرر در شیمی باتری، فرمت‌های بسته‌بندی باتری (بسته نرم، استوانه‌ای، منشوری) و فناوری باتری، بازار باتری‌های الکتریکی به سرعت در حال تحول است، و ورود فناوری باتری حالت جامد نزدیک‌تر شده است. همه اینها روی محفظه باتری EV تأثیر می گذارد.

 

همانطور که خواهیم دید، نقش محفظه باتری در معماری خودرو در حال تکامل است و نیازهای ساختاری را افزایش می دهد، که به نوبه خود سوالاتی را در مورد در دسترس بودن مواد، تکنیک های اتصال و الزامات مناسب ایجاد می کند.

 

در حال حاضر حدود 80 درصد خودروهای برقی از محفظه باتری آلومینیومی استفاده می کنند و بقیه در اختیار فولاد است، اما راه حل های جدید گرمانرم جایگزینی سبک وزن و نوآورانه برای محلول های فلزی ارائه می دهند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

انتخاب مواد پوسته بسته باتری

 

بحث قدیمی بین فولاد و آلومینیوم در فضای محفظه باتری ادامه دارد و هر تامین کننده ادعا می کند که مناسب تر از دیگری است. سازندگان فولاد مزایای خود را در استحکام بالا، شکل‌پذیری، و قابلیت تعمیر و همچنین مقرون‌به‌صرفه بودن و اینکه در طول تولید به شدت کربن کمتری نسبت به سایر مواد نیاز دارند، نشان می‌دهند.

 

محلول‌های پلاستیکی می‌توانند وزن را کاهش دهند، هزینه‌ها را کاهش دهند، ایمنی را بهبود بخشند و از نظر قابلیت بازیافت و انتشار CO2 کمتری نسبت به فولاد یا آلومینیوم داشته باشند.

 

SABIC جایزه ادیسون را برای محفظه باتری ترموپلاستیک خود برای هوندا CR-V پلاگین هیبریدی دریافت کرد. محلول 6 کیلوگرمی رزین فایبرگلاس پلی پروپیلن قالب گیری تزریقی، بخش بزرگی به ضخامت 1.6mx 1m و 2mm، در مقایسه با محلول فولادی با عایق، 10 درصد وزن و 10 درصد هزینه را برای هوندا کاهش داد.

 

محفظه بسته باتری

 

محفظه باتری بیش از یک جعبه ساده است، یک جزء ایمنی ساختاری بزرگ است که الزامات نقش و عملکرد آن فرصت‌هایی را برای خلاقیت و مهندسی نوآورانه ایجاد می‌کند.

 

برای تامین‌کننده مواد، این در برنامه یکپارچه‌سازی چند قسمتی (MPI) آن منعکس می‌شود، که چندین بخش مهر شده از یک LWB (پر جوش لیزری) را در یک قطعه مهر داغ به ترتیب ترکیب می‌کند و عملیات اتصال مورد نیاز را کاهش می‌دهد.

باتری‌ها در بدنه در سفید (BIW) ادغام خواهند شد و خودروسازان و تامین‌کنندگان شاسی‌های ردیف 1 شروع به جمع‌آوری بخش‌های شاسی یا BIW خود با بخش باتری‌های خود در همان مراکز مهندسی برای طراحی خودروهای آینده کرده‌اند. این یک تهدید و همچنین یک فرصت برای صنعت فولاد است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

حفاظت حرارتی فرار

 

موضوع اصلی نگرانی برای باتری های EV مدیریت گرما و محافظت در برابر فرار حرارتی است و اینجاست که ترموپلاستیک ها می درخشند.

سازمان ایمنی UL Solutions یک تست فرار حرارتی دقیق جدید به نام UL 2596 ("روش تست برای خواص حرارتی و مکانیکی مواد محفظه باتری") ایجاد کرده است که مواد را در معرض فرار حرارتی شامل 25 سلول استوانه ای (18650) در یک بسته باتری فولادی قرار می دهد.

 

خاصیت مواد ترموپلاستیک سابیک این است که در این آزمایش، زمانی که نمونه ای از ماده به مدت بیش از پنج دقیقه در معرض شعله {{0} درجه سانتیگراد قرار گرفت، دمای کنار بسته باتری کمتر از 200 درجه بود. درجه سانتیگراد، بدون نیاز به پتوی حرارتی مورد نیاز برای محفظه های آلومینیومی و فولادی.

 

این به این دلیل است که مواد ترموپلاستیک تولید شده توسط SABIC هنگام مواجهه با آتش شروع به زغال‌سوزی می‌کنند و در طول زمان منبسط می‌شوند. این بدان معنی است که گرما را منتقل نمی کند، که خاصیت منحصر به فرد مواد ترموپلاستیک است. پس از مدتی مانند لاک لاک پشت عمل می کند و به لایه ای محافظ در برابر آتش و انتقال حرارت تبدیل می شود. پلاستیک های استاندارد در این آزمایش مردود می شوند، اما پلاستیک با ضخامت میلی متر هر بار آن را پشت سر می گذارد. علاوه بر این، قالب گیری پوسته ترموپلاستیک امکان خلاقیت را می دهد و تطبیق پذیری مواد را افزایش می دهد.

 

پایدار

 

با این حال، توسعه بسته باتری به عنوان یک جزء ساختاری پیامدهای قابل توجهی برای جنبه های دیگر، به ویژه برای تولید پایدار، چرخه عمر قطعه، و دایره ای بودن دارد.

 

اکثر خودروسازان به تعمیر پذیری اهمیت می دهند، بنابراین محفظه باتری معمولا در دسترس، قابل جابجایی و تعویض است. اما او همچنین اذعان کرد که در حال حاضر قابلیت تعمیر وجود ندارد. اکثر نمایندگی‌ها باتری را تعمیر نمی‌کنند، بلکه آن را برای پردازش به OEM یا سایر اشخاص ثالث تعیین‌شده برمی‌گردانند. وقتی صحبت از باتری وسایل نقلیه الکتریکی می شود، تعمیر پذیری حداقل به اندازه قابلیت بازیافت در پیگیری حمل و نقل پایدار مهم است و بسیار کارآمدتر از قابلیت بازیافت است.

 

توسعه سریع فناوری باتری خودروهای الکتریکی خبر خوبی برای مصرف کنندگان است. همچنین فرصت ها و چالش های هیجان انگیزی را برای خودروسازان و تامین کنندگان به ارمغان می آورد.

 

 

به طور کلی،پوسته های آلومینیومی باتریبه عنوان یکی از اجزای مهم سیستم های باتری انرژی خودروهای جدید، مزایای قابل توجهی در سبک وزن، ایمنی و کارایی ساخت دارند. در آینده، با پیشرفت مداوم فناوری و رشد مداوم تقاضای بازار، راه حل های محافظ آلومینیومی باتری نقش مهم تری در صنعت انرژی های جدید ایفا خواهند کرد. شرکت‌ها باید به طور فعال به روندهای صنعت توجه کنند، فرصت‌های بازار را غنیمت بشمارند و به طور مستمر رقابت‌پذیری خود را بهبود بخشند تا با رقابت شدید بازار مقابله کنند.