پوسته آلومینیومی برای سلول منشوری لیتیوم یون: نوآوری مواد و ارتقاء عملکرد، تحول صنعت را به همراه دارد

در عصر توسعه سریع صنعت خودروهای انرژی جدید، ایمنی و کارایی باتری به کلید رقابت اصلی تبدیل شده است. به عنوان "زره محافظ" بسته باتری، پوسته آلومینیومی سلول منشوری یون لیتیوم، با انتخاب مواد، طراحی عملکرد و فرآیند ساخت، مستقیماً سطح ایمنی، محدوده رانندگی و هزینه جامع کل وسیله نقلیه را تعیین می کند. از مواد فلزی سنتی گرفته تا مواد کامپوزیتی مدرن، توسعه پوسته آلومینیومی Li on Cell نمونه‌ای واضح از تکرار فناوری در صنعت انرژی جدید است. ویژگی‌ها و الزامات عملکردی که به طور مداوم ارتقا می‌یابد، پایه محکمی برای محبوبیت وسایل نقلیه الکتریکی ایجاد می‌کند.

پوسته آلومینیومی سلول‌های منشوری سامسونگ یک جزء ساختاری اصلی خودروهای الکتریکی است که عمدتاً برای قرار دادن باتری‌های{0} ولتاژ بالا، قطعات الکترونیکی، حسگرها و اتصالات استفاده می‌شود و به عنوان رابط کلیدی بین سیستم درایو و ساختار بدنه خودرو عمل می‌کند. اندازه سلول‌های lfp منشوری پوسته آلومینیومی در خودروهای الکتریکی خالص عموماً بزرگ است و محصولات معمولی دارای طول حدود دو متر و عرض حدود 1.4 متر هستند. دستیابی به عملکرد ضدآب و ضد هوا استاندارد بالا برای چنین ساختار بزرگی چالش های جدی را برای فرآیندهای طراحی و ساخت ایجاد می کند. در حال حاضر، شرکت‌های داخلی از عملکرد ایمن و پایدار بسته‌های باتری در محیط‌های پیچیده مانند استفاده از فناوری‌های ضد نشت{6} ابتکاری و آزمایش‌های دقیق هوابندی قبل از خروج از کارخانه اطمینان می‌دهند.

در همین حال، پوسته آلومینیومی باتری لیتیوم سلولی ماموریت های حفاظتی متعددی را انجام می دهد: باید از ثبات ساختاری کافی برای محافظت از ماژول باتری در برابر آسیب در حوادث برخورد برخوردار باشد. با سیستم خنک کننده داخلی-برای جلوگیری از گرمای بیش از حد باتری همکاری کنید و اطمینان حاصل کنید که باتری‌های لیتیوم- در محدوده دمای ایده‌آل 10-40 درجه کار می‌کنند. و در برابر تأثیرات محیطی مانند باد، باران و خوردگی برای اطمینان از کارکرد مؤثر طولانی مدت باتری مقاومت کنید. علاوه بر این، به دلیل فرکانس شارژ بالا، شدت جریان بالای وسایل نقلیه الکتریکی، پوسته آلومینیومی باتری منشوری لیتیومی نیز باید دارای عایق عالی، مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر پیری و همچنین تاخیر در شعله بدون هالوژن و چگالی دود کم در هنگام سوختن باشد.

(1) عملکرد مکانیکی: ضمانت اصلی برای ایمنی سازه
سفتی باتری سلول خشک لیتیومی پوسته آلومینیومی مستقیماً بر استحکام کلی بدنه سفید تأثیر می گذارد و باید استانداردهای ایمنی مانند برخورد از جلو و برخورد جانبی را رعایت کند. در طراحی ساختار ساندویچی جریان اصلی فعلی، فوم آلومینیوم اغلب به عنوان ماده اصلی، همراه با مزایای سفتی خاص بالا و وزن کم اجزای تقویت‌شده الیاف{1}} استفاده می‌شود. این نه تنها پایداری ساختاری را بهبود می بخشد، بلکه عملکرد نویز، لرزش (NVH) خودرو را نیز بهینه می کند. این طراحی پوسته آلومینیومی سلول فسفات یون لیتیوم را قادر می سازد تا در مقاومت در برابر ضربه های خارجی بهتر عمل کند و یک سد محافظ جامد برای ماژول باتری ایجاد کند.

(2) مدیریت حرارتی و تاخیر در شعله: توانمندسازی دوگانه کنترل دما و ایمنی
پوسته آلومینیومی سلول های منشوری فسفات آهن لیتیوم ساخته شده از مواد کامپوزیتی مزایای برجسته ای را نشان می دهد. در میان آنها، رسانایی حرارتی مواد کامپوزیتی تقویت‌شده با فیبر کربن{1} تنها 1/200 از آلیاژ آلومینیوم است، با عایق بهتر، که می‌تواند بهتر در محیط‌های با دمای بالا و پایین مقاومت کند. اثر عایق حرارتی عالی مصرف انرژی سیستم مدیریت حرارتی را کاهش می دهد، به بهبود راندمان محدوده خودرو و کاهش مصرف کل انرژی کمک می کند. در عین حال، رسانایی حرارتی پایین پایه و اساس عملکرد بازدارنده شعله را می گذارد. با افزودن مواد بازدارنده شعله، پوسته آلومینیومی سلول قدرت لیتیوم می تواند به راحتی استانداردهای بین المللی بازدارنده شعله مانند UL94-V-0 و UL94-5VB را برآورده کند و خطر آتش سوزی باتری را تا حد زیادی کاهش دهد.

(3) عملکرد جامع: انطباق چند بعدی- با نیازهای عملی
سلول های لیتیوم lto پوسته آلومینیومی باید چندین مورد از جمله مقاومت در برابر خوردگی و هوابندی را برآورده کند. طراحی ساختار ساندویچی به طور قابل توجهی مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد آب بندی آن را بهبود می بخشد. با بهینه سازی چیدمان فیبر و محتوای حجم فیبر، می توان به محافظ الکترومغناطیسی در مناطق کلیدی نیز دست یافت و از تداخل سیستم باتری در سایر تجهیزات الکترونیکی خودرو جلوگیری کرد. علاوه بر این، استفاده از مواد کامپوزیت فضای بیشتری را برای طراحی یکپارچه پوسته آلومینیومی برای سلول باتری لیتیوم پلیمری فراهم می کند. اجزای تقویت‌کننده، حسگرها، قطعات اتصال و غیره همگی می‌توانند یکپارچه شوند و ساختار را ساده‌تر کنند و در عین حال راندمان مونتاژ را بهبود بخشند.

تحت روند صنعت "جایگزینی فولاد با پلاستیک"، مواد پوسته آلومینیومی Li on Cell به سمت پلاستیک های تقویت شده با ترموپلاستیک شتاب می گیرند. در مقایسه با مواد فولادی و آلومینیومی اکسترود شده سنتی، پلاستیک‌های ترموپلاستیک از جنبه‌های مختلف مزایای آشکاری دارند: آنها نه تنها وزن خودرو را کاهش می‌دهند و به بهبود برد رانندگی کمک می‌کنند، بلکه زمان چرخه تولید را کوتاه می‌کنند و هزینه‌های ساخت را کاهش می‌دهند. نمایشگر فنی که توسط گروه Lanxess و Kautex Textron با همکاری توسعه یافته است، از رزین ترموپلاستیک الیاف بلند مستقیم (D-LFT) و پلی آمید 6 (PA 6) استفاده می‌کند تا یک-در مقیاس بزرگ تمام-سلول‌های منشوری پلاستیکی سامسونگ با پوسته آلومینیومی تنها با وزن 1400 کیلوگرم و وزن 140 میلی‌متر{9} بررسی کامل مزایای برجسته پلاستیک های ترموپلاستیک در وزن، هزینه، ادغام عملکرد و عایق الکتریکی.

از نظر فرآیند تولید، فرآیند قالب‌گیری تک مرحله‌ای D-LFT به پیشرفتی دست یافته است. قطعاتی مانند سینی پوسته، پوشش پوسته و دستگاه محافظ زیر بدنه سلول های lfp منشوری پوسته آلومینیومی را می توان به صورت یکپارچه تولید کرد. از Durethan B24CMH2.0 پلی آمید 6 بهینه شده Lanxess به عنوان ترکیب قالب‌گیری استفاده می‌شود، با رووینگ الیاف شیشه Kautex مخلوط می‌شود و سپس به صورت موضعی با الیاف Tepex Dynalite Lanxess تقویت می‌شود. این نه تنها فرآیند تولید را ساده می کند، بلکه چرخه تولید را نیز بسیار کوتاه می کند، که نسبت به فناوری پردازش مواد فولادی و آلومینیومی مقرون به صرفه تر است. در مقابل، باتری لیتیوم سلولی سنتی پوسته آلومینیومی ساخته شده از مواد فلزی به دلیل اندازه بزرگ، اجزای زیاد و فرآیندهای متعدد مانند جوشکاری، حفاری، تثبیت و پوشش کاتدی دارای هزینه های بالا، وزن سنگین و مونتاژ پیچیده است.

نوآوری در مواد و ارتقاء عملکرد باتری لیتیومی منشوری پوسته آلومینیومی، پشتیبان‌های مهمی برای توسعه{0}کیفیت بالا صنعت خودروهای انرژی جدید هستند. از مواد فلزی گرفته تا مواد کامپوزیت تقویت‌شده با ترموپلاستیک، از پردازش چند- تا قالب‌گیری یکپارچه، باتری سلول خشک لیتیومی پوسته آلومینیومی به سمت جهت ایمن‌تر، سبک‌تر، اقتصادی‌تر و یکپارچه‌تر حرکت می‌کند. با تکرار مداوم فناوری،پوسته آلومینیومی برای سلول منشوری یون لیتیومدر آینده بیشتر از مرزهای عملکرد عبور خواهد کرد، حرکت قوی تری را به ایمنی و کارایی وسایل نقلیه الکتریکی تزریق می کند و صنعت انرژی جدید را برای حرکت پیوسته در مسیر نوآوری ارتقا می دهد.