سه کلید ایمنی در قاب باتری آلومینیومی منشوری: OSD، فیوز و انفجار-دریچه اثبات

با توسعه سریع وسایل نقلیه انرژی جدید و سیستم های ذخیره انرژی، ایمنی باتری به یک نگرانی اصلی در صنعت تبدیل شده است. به خصوص برای سلول های منشوری در سازه های قاب آلومینیومی باتری خودرو و قاب آلومینیومی برای خودروهای انرژی جدید، اطمینان از ایمنی باتری در شرایط شدید مانند شارژ بیش از حد، اتصال کوتاه و فرار حرارتی به یک موضوع کلیدی در طراحی باتری های برق تبدیل شده است.

 

صفحه برگردون OSD{0}}بالا، ساختار فیوز، و دریچه ضد انفجار- (دریچه) که روی درپوش باتری قرار دارد، سیستم حفاظت ایمنی سه گانه قاب آلومینیومی باتری لیتیومی منشوری را تشکیل می دهد که در صنعت به عنوان "سه کلید ایمنی" شناخته می شود. این طرح‌ها نه تنها از عملکرد پایدار باتری محافظت می‌کنند، بلکه موقعیت غالب کیس‌های آلومینیومی باتری را در ساختار باتری‌های انرژی جدید ایجاد می‌کنند.

 

 

 

 

 

در جعبه‌های باتری آلومینیومی انرژی جدید، OSD (دستگاه ایمنی بیش از حد شارژ) اولین-دستگاه ایمنی فعال پاسخگو است. OSD یک صفحه فلزی است که در زیر پایانه منفی باتری قرار دارد و معمولاً عایق بندی شده است. هنگامی که فشار داخلی باتری به دلیل شارژ بیش از حد به 0.4-0.5 مگاپاسکال افزایش می یابد، OSD به سرعت می چرخد ​​و با بلوک رسانای منفی تماس می گیرد و یک اتصال کوتاه موقت ایجاد می کند.

 

این عمل مکانیکی سیستم قطع فعلی را فعال می کند و به باتری اجازه می دهد تا شارژ را متوقف کند و از فرار حرارتی جلوگیری کند. OSD معمولاً همراه با یک ساختار فیوز کار می کند و یک مکانیسم ایمنی دوگانه از راه اندازی مکانیکی و قطع برق را فراهم می کند. این رویکرد حفاظتی چند لایه به یک استراتژی ایمنی استاندارد در قاب‌های آلومینیومی باتری و طرح‌های قاب باتری برق تبدیل شده است.

 

 

اگر OSD یک ماشه مکانیکی باشد، فیوز «ترمز نهایی» مدار است. فیوز معمولاً در کانکتور ترمینال مثبت ادغام می شود و دارای یک طراحی دقیق و باریک گردنی است. هنگامی که OSD فعال می شود و یک اتصال کوتاه ایجاد می کند، جریان آنی می تواند به هزاران آمپر برسد. سپس فیوز ظرف چند میلی ثانیه ذوب می شود و مسیر فعلی را به طور کامل قطع می کند.

 

این طراحی «خود{0}}تخریب‌کننده» ایمنی پوسته باتری را تضمین می‌کند: تحت جریان کارکرد معمولی بی‌تأثیر باقی می‌ماند، اما فوراً در جریان‌های غیرعادی بالا ذوب می‌شود و از فرار حرارتی در ریشه جلوگیری می‌کند. ویژگی‌های فیوز نیازمند محاسبه دقیق و تأیید آزمایشی است تا از پاسخ سریع و{2}}قابلیت اطمینان طولانی‌مدت در همه پیکربندی‌های قاب باتری آلومینیومی منشوری اطمینان حاصل شود.
 

 

هنگامی که یک اتصال کوتاه باتری داخلی یا خروج حرارتی باعث افزایش فشار گاز به 0.9-1.0 مگاپاسکال می‌شود، شیر ضد انفجار- (دریچه) آخرین خط دفاعی می‌شود. معمولاً در مرکز روکش بالایی قرار دارد و از یک ورق آلومینیومی یا فیلم کامپوزیت چند لایه- ساخته شده است. دقیقاً در امتداد یک خط ضعیف{6} از پیش تعریف شده پاره می شود و گازهای با دمای بالا آزاد می شود و از ترکیدن پوسته جلوگیری می کند.

 

اگرچه یک جزء ایمنی غیرفعال است، اما دریچه ضد انفجار{0}}در شرایط شدید تعیین می‌کند که آیا پوسته باتری خودروی برقی و پوسته آلومینیومی قابل شارژ می‌توانند از پارگی فاجعه‌بار جلوگیری کنند. طراحی آن باید سرعت انتشار فشار، دقت گسیختگی و مقاومت در برابر خوردگی را متعادل کند، و آن را به یک گره ایمنی حیاتی در مهندسی پوسته آلومینیومی باتری لیتیوم{2}} تبدیل کند.

 

 

 

 

سه جزء ایمنی اصلی پوسته آلومینیومی مربع باتری های لیتیوم یک سیستم دفاعی پیشرو را تشکیل می دهند:

 

نوع سناریو	وضعیت ماشه	مولفه فعال سازی	عملکرد حفاظت از هسته
حفاظت از شارژ بیش از حد	فشار هوای داخلی به 0.4-0.5 مگاپاسکال می رسد	OSD	به طور مکانیکی چرخش می کند و یک اتصال کوتاه ایجاد می کند
قطع فعلی	هنگامی که OSD راه اندازی می شود، یک جریان بالا فورا تولید می شود	فیوز می پرد	قطع مدار اصلی
کاهش فشار شدید	فشار هوا به 0.9-1.0 مگاپاسکال افزایش می یابد	دریچه ضد انفجار-	دقیقاً پاره می شود تا فشار را آزاد کند و از انفجار جلوگیری کند

 

این مفهوم طراحی، قاب باتری آلومینیومی خودروهای انرژی جدید را قادر می‌سازد تا به طور خودکار حفاظت‌های مربوطه را در سطوح مختلف خطر فعال کند، سیستم «دفاع در عمق» ایجاد کند و به طور قابل‌توجهی افزونگی ایمنی باتری را افزایش دهد.

 

 

صفحه پوشش باتری با کارایی بالا و محفظه باتری آلومینیومی عمیق طراحی‌های مجزا نیستند، اما کاملاً با فرآیند تولید سلول باتری ادغام شده‌اند. یک کیس کامل باتری آلومینیومی منشوری (یعنی کیس باتری آلومینیومی سلولی منشوری) معمولاً مراحل کلیدی زیر را طی می‌کند:

 

فرآیند	محتوای کلیدی	نقاط کنترل
پوشش ساخت ورق الکترود	لمینیت، برش زبانه	ضخامت و قوام پوشش
سیم پیچ مونتاژ سلولی / لمینیت	جوشکاری و درج کیس	استحکام جوش زبانه و آب بندی
بایگانی و فعال سازی بایگانی	آب بندی و الکترولیت تشکیل	کمیت و کیفیت فیلم SEI
تست تفکیک ظرفیت	تفکیک ظرفیت و قابلیت ردیابی	سازگاری و قابلیت ردیابی عملکرد الکتریکی

 

در مرحله مونتاژ، سلول‌های لخت در یک بسته باتری با محفظه آلومینیومی یا یک بسته با یک محفظه آلومینیومی محصور می‌شوند. دقت جوش، اثربخشی آب بندی جعبه باتری برق را تعیین می کند، در حالی که رسانایی حرارتی کیس آلومینیومی به طور مستقیم بر عملکرد مدیریت حرارتی تأثیر می گذارد. برخی از سیستم ها همچنین دارای ماژول LiFePO4 Soft Pack Cell برای افزایش ایمنی، پایداری و عمر چرخه هستند.

 

 

محبوبیت کیف های باتری آلومینیومی منشوری ناشی از تعادل آنها بین چگالی انرژی، اتلاف گرما و ساختار ایمنی است. این صنعت در حال حاضر در حال بررسی طرح‌های ایمنی هوشمندتر است، مانند ادغام دریچه‌های ضد حرارت-حساس انفجار- در پوسته‌های باتری نیرو، قرار دادن ترمیستورهای PTC روی الکترود مثبت، و حتی توسعه پوشش‌های هوشمندی که می‌توانند فشار و دمای هوا را در زمان واقعی نظارت کنند.

 

با استفاده عمیق از فناوری‌های CTP (Cell to Pack) و CTC (Cell to Chassis)، ساختار بسته باتری با محفظه آلومینیومی به سمت یکپارچگی در حال تکامل است و تقاضاهای بالاتری را برای طراحی ساختاری ایمنی ایجاد می‌کند. جعبه‌های باتری آلومینیومی خودروهای انرژی جدید آینده دیگر صرفاً اجزای محافظ مکانیکی نیستند، بلکه محفظه‌های هوشمندی خواهند بود که نظارت الکتریکی، بازخورد کنترل دما و عملکردهای کاهش فشار را یکپارچه می‌کنند.

 

 

 

 

از چرخاندن مکانیکی OSD تا -فیوز برش فعلی، تا کاهش فشار دقیق دریچه ضد انفجار{1}، این سه دستگاه با هم خط دفاعی ایمنی را برای باتری‌های آلومینیومی{2}}منشوری تشکیل می‌دهند. عملکرد هماهنگ آنها نه تنها عملکرد پایدار سلول‌های باتری را تضمین می‌کند، بلکه وضعیت فناوری را نیز ایجاد می‌کندجعبه های آلومینیومی باتری لیتیومو کیس های آلومینیومی باتری در صنعت انرژی های نو.

 

هنگامی که قاب آلومینیومی محکم برای خودروهای انرژی جدید را در سیستم قدرت وسایل نقلیه انرژی جدید، یا پوسته آلومینیومی قابل شارژ دستگاه های ذخیره انرژی قابل حمل می بینید، لطفاً به یاد داشته باشید: این طرح های ایمنی به ظاهر کوچک هستند که به سیستم های انرژی مدرن اجازه می دهند تعادل کاملی بین قدرت بالا، چگالی بالا و ایمنی بالا پیدا کنند.