چرا قاب‌های باتری آلومینیومی انرژی جدید به طور گسترده برای باتری‌های لیتیوم{0}یون منشوری استفاده می‌شوند؟

با توسعه وسایل نقلیه جدید انرژی، سیستم‌های ذخیره انرژی، ابزارهای برقی و سایر تجهیزات انرژی جدید، باتری‌های لیتیوم{0} یونی با الزامات سخت‌گیرانه‌تری در مورد چگالی انرژی، وزن، ایمنی ساختاری و کارایی تولید مواجه هستند. در میان قالب‌های مختلف بسته‌بندی سلولی، باتری‌های لیتیوم{2} یون منشوری به دلیل شکل منظم و استفاده زیاد از فضا، به طور گسترده در سیستم‌های باتری ذخیره انرژی و انرژی استفاده می‌شوند.

 

برای سلول های منشوری، پوشش آلیاژ آلومینیوم یک جزء ساختاری حیاتی است. این نه تنها سلول داخلی را محصور می‌کند و از آن محافظت می‌کند، بلکه بارهای مکانیکی را نیز تحمل می‌کند و-به همراه پوشش بالایی، پایانه‌ها، مکانیسم‌های آب‌بندی و ساختارهای کاهش فشار-یک سیستم کامل بسته‌بندی سلولی را تشکیل می‌دهد. در نتیجه، این جعبه‌های باتری آلومینیومی انرژی جدید صرفاً محفظه‌های فلزی ساده نیستند. آنها اجزای ساختاری حیاتی هستند که بر قابلیت اطمینان سلول، کارایی تولید و یکپارچگی سیستم تأثیر می‌گذارند.

 

 

پوشش آلیاژ آلومینیوم برای باتری‌های لیتیوم منشوری-همچنین به عنوان قاب باتری لیتیومی منشوری یا پوسته باتری آلومینیومی شناخته می‌شود-در درجه اول برای محصور کردن سلول‌های باتری لیتیوم{2}} منشوری استفاده می‌شود. یک سلول منشوری معمولی از اجزایی مانند محفظه آلیاژ آلومینیوم، مجموعه پوشش بالایی، مجموعه های الکترود، پست های ترمینال، ساختار پرکننده الکترولیت و مکانیزم کاهش فشار تشکیل شده است. پس از اینکه سلول تحت سیم پیچی یا انباشته شدن قرار گرفت، اجزای داخلی داخل محفظه آلومینیومی قرار می گیرند که سپس با اتصال پوشش بالایی به محفظه آب بندی می شود.

 

در طول تولید، معمولاً برای اتصال محفظه و پوشش بالایی به جوشکاری دقیق نیاز است تا از یک مهر و موم پایدار و بدون هوا اطمینان حاصل شود. برخی از باتری‌های منشوری همچنین دارای مکانیسم‌های ضد انفجار یا کاهش فشار در ناحیه پوشش بالایی هستند تا یک مسیر کنترل‌شده برای آزاد شدن فشار در شرایط غیرعادی فراهم کنند. در نتیجه، محفظه باتری آلومینیومی باید الزامات خاصی را در مورد خواص مکانیکی، شکل پذیری، جوش پذیری، دقت ابعادی و عملکرد آب بندی برآورده کند.

 

 

آلیاژ آلومینیوم سبک وزن باتری را تسهیل می کند
برای وسایل نقلیه انرژی جدید و سیستم های ذخیره انرژی، وزن بسته باتری به طور مستقیم بر طراحی ساختاری کل سیستم تأثیر می گذارد. آلیاژ آلومینیوم دارای چگالی قابل توجهی کمتر از فولاد است. بنابراین، می تواند وزن بدنه باتری را کاهش دهد در حالی که هنوز نیازهای ساختاری را برآورده می کند. تحقیقات اولیه روی پوشش‌های آلیاژ آلومینیوم برای باتری‌های لیتیوم{2} یون منشوری نشان داد که استفاده از آلیاژ آلومینیوم وزن بدنه را کاهش می‌دهد و عملکرد کلی انرژی ویژه سلول را بهبود می‌بخشد. برای بسته‌های باتری که از تعداد زیادی سلول تشکیل شده‌اند، تفاوت وزن تجمعی بدنه‌های سلولی به یک عامل مهم در طراحی سبک وزن کل سیستم باتری تبدیل می‌شود.

 

هدایت حرارتی خوب به مدیریت حرارتی کمک می کند
باتری‌های لیتیوم{0} یونی در حین شارژ و تخلیه گرما تولید می‌کنند. اگر گرمای تولید شده در داخل سلول هدایت نشود و به سرعت مدیریت نشود، می تواند بر عملکرد چرخه سلول و ثبات عملیاتی تأثیر بگذارد. آلیاژ آلومینیوم دارای رسانایی حرارتی عالی است و به بدنه باتری اجازه می دهد در انتقال حرارت از سلول شرکت کند و در ارتباط با ساختارهای خنک کننده خارجی کار کند. البته باید توجه داشت که پوشش آلومینیومی به تنهایی نمی تواند جایگزین سیستم مدیریت حرارتی کامل باتری شود. در عمل، باتری‌های نیرو یا باتری‌های ذخیره انرژی همچنان به پیکربندی صفحات خنک‌کننده مایع، کانال‌های خنک‌کننده، مواد رابط حرارتی یا سایر راه‌حل‌های مدیریت حرارتی بر اساس ساختار سلولی نیاز دارند. بنابراین، هنگام طراحی بدنه باتری آلومینیومی، عواملی مانند ضخامت دیوار، ابعاد خارجی، سطح تماس و فضای بسته باتری داخلی باید به طور جامع در نظر گرفته شوند.

 

طراحی که امکان استفاده از فضای زیاد برای سلول های منشوری را فراهم می کند
یکی از ویژگی های کلیدی ساختار منشوری شکل منظم آن است. در مقایسه با سلول‌های استوانه‌ای، سلول‌های منشوری را می‌توان محکم‌تر در ماژول‌ها و بسته‌های باتری قرار داد و در نتیجه شکاف‌های غیرضروری را به حداقل رساند. روکش های آلیاژ آلومینیوم را می توان با استفاده از فرآیندهایی مانند کشش عمیق و مهر زنی به اشکال منشوری منظم درآورد و ابعاد هندسی پایداری را هم برای فضای داخلی سلول و هم برای نصب ماژول خارجی فراهم می کند. تولید پوشش باتری مدرن همچنین بر کنترل دقیق ابعاد، ضخامت دیوار، صافی دهانه و کیفیت مناطق جوش تمرکز دارد.

 

مناسب برای کشش عمیق و شکل دهی دقیق
روکش‌های آلومینیومی منشوری معمولاً نیازمند فرآیندهای شکل‌دهی برای تبدیل ورق‌های آلومینیومی مسطح به پوشش‌هایی با عمق خاص هستند. در نتیجه، ماده انتخاب شده برای پوشش باتری نه تنها باید استحکام کافی را ارائه دهد، بلکه باید ازدیاد طول، شکل پذیری و ثبات ابعادی را پس از پردازش متعادل کند. درجه های مختلف آلیاژ آلومینیوم از نظر استحکام، ازدیاد طول، مقاومت در برابر خوردگی و جوش پذیری متفاوت است. بنابراین، انتخاب مواد واقعی باید بر اساس ابعاد باتری، ساختار پوشش، فرآیندهای شکل‌دهی و روش‌های جوشکاری تعیین شود.

 

 

هنگامی که برای اولین بار با کیس های باتری لیتیومی منشوری روبرو می شوند، بسیاری از مردم آنها را با بدنه های فلزی معمولی اشتباه می گیرند. در واقع، بدنه باتری باید چندین عملکرد را به طور همزمان انجام دهد.

 

اول، باید ساختار داخلی سلول را ایمن کند و از جابجایی مکانیکی ناخواسته سلول در طول حمل و نقل و عملیات جلوگیری کند. دوم، باید یک مهر و موم قابل اعتماد با پوشش بالایی تشکیل دهد تا از نشت الکترولیت و نفوذ رطوبت خارجی جلوگیری کند. علاوه بر این، از آنجایی که گاز و فشار می‌تواند تحت شرایط غیرعادی خاصی در داخل باتری ایجاد شود، طراحی سلول‌های منشوری مدرن معمولاً دارای مکانیزم کاهش فشار است. به عبارت دیگر، محفظه آلومینیومی، پوشش رویی، سیستم آب بندی و دستگاه کاهش فشار با هم به عنوان یک کل یکپارچه عمل می کنند.

 

 

بسته به طراحی محصول و جریان فرآیند خاص تامین کننده، جعبه های باتری آلومینیومی مستطیلی را می توان با استفاده از روش های مختلف تولید کرد. فرآیندهای متداول شامل خالی کردن مواد، کشش عمیق، مهر زنی، پیرایش، کالیبراسیون ابعادی، ماشینکاری دقیق، تمیز کردن، و عملیات جوشکاری بعدی است. در این میان، ترسیم عمیق یک فرآیند شکل‌دهی حیاتی است. برای موارد باتری با عمق قابل توجه، کنترل صحیح تعداد مراحل کشیدن، طراحی قالب، وضعیت مواد و سرعت شکل‌دهی ضروری است. کنترل نادرست پارامترهای شکل دهی می تواند منجر به مسائلی مانند چروک شدن، ترک خوردن و ضخامت ناهموار دیوار شود.

 

بنابراین، هنگام تهیه کیس باتری آلومینیومی برای کاربردهای انرژی جدید، نباید صرفاً روی درجه و قیمت آلیاژ آلومینیوم تمرکز کرد. همچنین بررسی اینکه آیا تامین کننده دارای قابلیت های قابل اعتماد در کشش عمیق و کنترل ابعاد است، بسیار مهم است.

 

 

پوشش و پوشش بالایی یک سلول باتری منشوری معمولاً نیاز به تشکیل یک واحد مهر و موم شده دارند.
در تولید باتری مدرن، جوش لیزری به طور گسترده ای برای اتصال بدنه باتری، پوشش بالایی و اجزای فلزی مرتبط استفاده می شود. مزایای آن عبارتند از: ناحیه جوش متمرکز، حداقل منطقه تحت تأثیر حرارت-و مناسب بودن برای تولید خودکار. با این حال، جوشکاری لیزری تقاضاهای زیادی برای صافی دهانه پوشش، قوام ابعادی، وضعیت سطح مواد و فاصله مونتاژ ایجاد می کند.

 

در نتیجه، یک پوشش آلومینیومی-در حالی که به ظاهر ساده است-می تواند به طور قابل توجهی بر کارایی فرآیند جوشکاری بعدی تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، تغییر شکل یا سوراخ های قابل توجه در دهانه پوشش می تواند موقعیت پوشش بالایی و کیفیت جوش را به خطر بیندازد. بنابراین، برخی از تولید کنندگان پوشش باتری آلومینیومی از برش دقیق و کنترل صافی در دهانه برای افزایش قوام در مرحله جوش لیزری بعدی استفاده می کنند.

 

 

در حال حاضر، باتری‌های آلومینیومی{0}}منشوری عمدتاً در زمینه‌های زیر استفاده می‌شوند:

وسایل نقلیه جدید انرژی نشان دهنده یک بازار کاربردی مهم است.باتری های نیرو باید وزن، استفاده از فضا، پایداری ساختاری و مدیریت حرارتی را متعادل کنند. در نتیجه، سلول‌های آلومینیومی منشوری-برای طراحی‌های ماژول باتری و بسته‌ها مناسب هستند.

 

سیستم های ذخیره انرژی یکی دیگر از حوزه های کاربردی کلیدی است.با افزایش ظرفیت تجهیزات ذخیره‌سازی انرژی، سلول‌ها باید قابلیت‌های ذخیره انرژی بالایی را در فضای محدود ارائه دهند و در عین حال پایداری ساختاری و بسته‌بندی قابل اعتماد را حفظ کنند.

 

علاوه بر این، ابزارهای برقی، تجهیزات صنعتی، روباتیک، وسایل نقلیه برقی کم سرعت-و وسایل الکترونیکی مصرفی خاص نیز ممکن است از سلول‌های لیتیوم{1}}منشوری استفاده کنند.

 

 

 

اگر کیس باتری لیتیومی منشوری را تهیه می کنید، توصیه می شود حداقل اطلاعات زیر را بررسی کنید:

 

· طول، عرض و ارتفاع مورد

· درجه مواد و مزاج

· ضخامت دیوار کیس

· عمق{0}}کشیدن عمیق

· ابعاد و تلورانس های باز شدن

· مسطح بودن کیس

· ابعاد جفت گیری پوشش بالایی

· ساختار ناحیه جوش

· محل سوراخ پرکننده الکترولیت و ساختار ضد انفجار-

· الزامات تصفیه سطح

· هوابندی و الزامات تست مربوطه

· تقاضای سالانه و مقادیر سفارش دسته ای

 

برای خودروهای انرژی جدید و پروژه‌های ذخیره‌سازی انرژی، عوامل اضافی مانند عمر طراحی سلول، محیط عملیاتی، شرایط ارتعاش و روش نصب بسته باتری بعدی باید تأیید شوند.

 

 

همانطور که وسایل نقلیه جدید انرژی و سیستم‌های ذخیره انرژی به سمت چگالی انرژی بالاتر، سبک‌وزن و تولید خودکار تکامل می‌یابند، پوشش باتری‌های آلومینیومی نیز به سمت دقت بیشتر گرایش دارند. محصولات آینده نه تنها باید سبک تر باشند، بلکه باید تعادلی بین استحکام مواد، شکل پذیری، دقت ابعادی و سازگاری با جوش ایجاد کنند. علاوه بر این، توسعه-سلول‌های منشوری با فرمت بزرگ-که منجر به ایجاد محفظه‌های بزرگتر می‌شود{4}}تقاضای بیشتری را برای یکنواختی مواد، فرآیندهای شکل‌دهی، صافی و کیفیت جوش ایجاد می‌کند.

 

در نتیجه، رقابت در بخش پوشش باتری‌های آلومینیومی از مهر زنی ساده فلزی به یک مسابقه جامع شامل قابلیت‌های مواد، ابزار، شکل‌دهی، ماشین‌کاری دقیق و کنترل کیفیت تغییر می‌کند.

 

پوشش های آلیاژ آلومینیوم برای باتری های لیتیوم منشورینه تنها عملکرد اساسی محافظت از سلول باتری را ایفا می کند، بلکه با سبک وزنی، پایداری ساختاری، مدیریت حرارتی، یکپارچگی آب بندی و تولید خودکار نیز ارتباط نزدیکی دارد. برای تولیدکنندگان باتری، مونتاژکنندگان بسته‌ها و متخصصان تدارکات در خودروهای انرژی جدید و صنایع ذخیره‌سازی انرژی، انتخاب تامین‌کننده پوشش باتری آلومینیومی مناسب به جای مقایسه صرف قیمت‌های واحد، به ارزیابی جامع مواد، دقت ابعادی، قابلیت‌های شکل‌دهی، عملکرد جوشکاری و پایداری تولید انبوه- نیاز دارد.