Výskum a aplikácia kontroly vzduchotesnosti krytov batérií z hliníkovej zliatiny

 

Kryty batérií zvárané na mieru-z hliníkovej zliatiny sú kľúčovou súčasťou článkov napájacích batérií pre nové energetické vozidlá. Ich vzduchotesnosť priamo ovplyvňuje bezpečnosť a stabilitu celého systému. Hlavne v lítium-iónových batériách, ktoré využívajú systémy chladenia kvapalinou, je kontrola vzduchotesnosti kľúčovou technológiou. Analýzou štruktúry chladenia kvapalinou, procesu montáže a parametrov zvárania tento dokument navrhuje opatrenia na zlepšenie z hľadiska extrudovateľnosti materiálu a optimalizácie procesu zvárania, čím sa účinne zvyšuje vzduchotesnosť a konzistencia krytov z hliníkových zliatin pri výrobe lítium-}iónových batérií.

 

 

 

S rýchlym vývojom nových energetických vozidiel a systémov na ukladanie energie neustále rastie dopyt po lítium{0}}iónových batériách, napájacích článkoch Lifepo4 a systémoch na skladovanie solárnej energie (lítium-iónové batérie). Na dosiahnutie nízkej hmotnosti vozidla a vylepšeného dojazdu sa pri výrobe lítiových batériových súprav a súprav batériových súprav široko používajú kryty batérií z hliníkovej zliatiny vďaka ich vynikajúcemu pomeru pevnosti-k{4}}hmotnosti a odolnosti voči korózii.

 

V porovnaní s konštrukciami z liateho hliníka ponúkajú zvárané hliníkové kryty výhody, ako sú nízke náklady na vývoj formy, vysoká štrukturálna flexibilita a vynikajúci odvod tepla. Počas viaczložkového procesu montáže a zvárania však môže ľahko dôjsť k zlej vzduchotesnosti, čo umožní prenikaniu chladiacej kvapaliny alebo vlhkosti, čo má vplyv na výkon a životnosť lítium-iónového článku batérie. Nedostatočná regulácia vzduchotesnosti môže spôsobiť nielen zlyhania systému, ako sú skraty a koróziu, ale tiež ovplyvniť bezpečnú prevádzku batérie pre lítium-iónové systémy na ukladanie energie. Preto sa kontrola vzduchotesnosti krytov z hliníkovej zliatiny stala kritickým problémom pri výrobe lítium-iónových batérií pre nové energetické vozidlá a solárne domáce systémy.

 

 

Akumulátorové jednotky využívajú predovšetkým chladenie vzduchom a chladenie kvapalinou na odvod tepla. Aj keď je chladenie kvapalinou štrukturálne zložité, ponúka vynikajúcu tepelnú vodivosť a reguláciu teploty, čo z neho robí hlavnú možnosť. Kvapalinou-chladené kryty z hliníkovej zliatiny sú zvyčajne zvarené z viacerých hliníkových dosiek a pozostávajú z horného krytu, spodného krytu a chladiacich kanálov.

 

V produktoch, ako sú lítiové batérie SuperPack a lítium{0}}iónové batérie pre solárne produkty, sú požiadavky na vzduchotesnosť kanála na chladenie kvapaliny oveľa vyššie ako požiadavky na kryt. Testovanie si vyžaduje špeciálny prípravok na testovanie vzduchotesnosti, kde sa stlačený vzduch vstrekuje za štandardných teplotných a tlakových podmienok a tesniaci výkon sa hodnotí pomocou metódy poklesu tlaku. Zlá vzduchotesnosť často vedie k netesnostiam, korózii a skratom v kvapalinovom chladiacom systéme, čo predstavuje hrozbu pre spoľahlivosť celého systému lítiových solárnych batérií.

 

Primárne výrobné procesy pre kryt zváraného hliníkového plechu zahŕňajú: odlievanie hliníkových ingotov, vytláčanie plechu, rezanie, obrábanie, oblúkové zváranie a zváranie trením, testovanie vzduchotesnosti a montáž. Kvalita spracovania základovej dosky chladenia kvapalinou priamo určuje bezpečnosť a životnosť celej lítium-iónovej batérie.

 

 

Analýza vzoriek neúspešných zásobníkov batérií odhalila, že chyby vzduchotesnosti sa primárne koncentrovali vo zvaroch a dutine základnej dosky. Približne 83 % únikov vzduchu je spôsobených nekvalitnými zvarmi vrátane problémov, ako je pórovitosť stredu-konca oblúka a prepálenie-; približne 16 % je spôsobených praskaním a delamináciou v dutine dosky.

 

Medzi hlavné príčiny týchto porúch patria:

Nesprávne vytláčanie dosky, čo vedie k nízkej kvalite zvaru;

Nesprávne prispôsobenie zváracieho prúdu a rýchlosti, čo vedie k neúplnej fúzii;

Nedostatočné upnutie základnej dosky, čo má za následok deformáciu spôsobenú zmršťovaním pri zváraní;

Nedostatočná pevnosť bočných stien prietokového kanála dosky, čo má za následok praskliny spôsobené namáhaním pri zváraní.

 

Tieto problémy ovplyvňujú nielen štrukturálnu integritu skrinky, ale môžu viesť aj k úniku chladiacej kvapaliny, čo ohrozuje dlhodobú{0}}prevádzkovú stabilitu lítium-iónovej batérie pre solárny energetický systém.

 

 

(1) Optimalizácia materiálov a procesu vytláčania

Aby sme zlepšili kvalitu zvárania plechov, mali by sme začať so štruktúrou vytláčacej formy a procesnými parametrami:

 

Vhodne zahustite hornú matricu a zmenšite priemer odvádzacieho otvoru, aby sa zväčšil objem zváracej komory a zlepšil sa hydrostatický tlak.

Nastavte teplotu a rýchlosť vytláčania (napr. od 475 stupňov do 440 stupňov a od 3 m/s do 2,4 m/s);

Vyberte extrudér s vyššou tonážou (napr. od 2800T do 4000T), aby ste zvýšili vytláčaciu silu a hustotu materiálu.

 

Tieto opatrenia účinne zlepšujú zvárateľnosť materiálu a poskytujú stabilnejšiu kvalitu základného materiálu pre následné zváranie.

 

(2) Proces zvárania a kontrola deformácií

Na vyriešenie problémov s deformáciou zvárania a únikom vzduchu sa prijímajú tieto opatrenia:

 

Nastavte rôzne prúdy, napätia a rýchlosti zvárania podľa hrúbky plechu a požiadaviek na zvar;

Pridajte upínacie prípravky, aby ste zabránili deformácii a posunutiu spodnej dosky.

Presne regulujte prívod tepla, aby ste sa uistili, že zvar je úplne roztavený a povrch je hladký.

Vykonajte test 100 % vzduchotesnosti na zváranej krabici lítiovej batérie, aby ste sa uistili, že nedochádza k úniku.

 

Po zlepšení sa miera kvalifikácie vzduchotesnosti hotového boxu zvýšila z pôvodných 55 % na viac ako 90 %, pričom spĺňali aplikačné štandardy vysokovýkonnej lítium-iónovej batérie- a lítiovej batérie pre solárne systémy na ukladanie energie.

 

 

 

Vzduchotesnosť batériového boxu z hliníkovej zliatiny priamo súvisí s bezpečnosťou, životnosťou a prispôsobivosťou lítiových batérií a systémov Power Battery Cell k životnému prostrediu. Systematickou optimalizáciou procesu vytláčania dosiek, konštrukcie lisovnice a parametrov zvárania je možné efektívne vyriešiť problém vzduchotesnosti chladiaceho boxu kvapaliny a zlepšiť konzistenciu a spoľahlivosť produktu.

 

Tento výsledok výskumu má veľkú referenčnú hodnotu pre výrobcov batérií pre lítium{0}}iónové systémy na ukladanie energie, lítium{1}}iónové batérie pre solárny domáci systém a lítium-iónové batérie. V budúcnosti, ako rozsah použitia lítiových solárnych batérií aNapájacie články Lifepo4sa stále rozširuje, vysoká{0}}vzduchotesnosť a vysoká{1}}spoľahlivosť výrobnej technológie batériových boxov z hliníkovej zliatiny sa stane kľúčovým článkom kontroly kvality v novom reťazci energetického priemyslu.