Ozadje in vpliv težav z deformacijo v aluminijastih ohišjih avtomobilskih baterij

Aluminijasta ohišja avtomobilskih baterij se pogosto uporabljajo na področjih, kot so vozila z novo energijo, zaradi svojih strukturnih pravil in visoke energijske gostote. Vendar pa je zaradi svojih anizotropnih strukturnih značilnosti med proizvodnim procesom nagnjen k težavam z deformacijami, kot so neenakomerne smeri dolžine in širine, kar lahko vpliva na varnost in življenjsko dobo baterije. Pojav težav z deformacijo je tesno povezan z več vidiki, kot so lastnosti materiala, proizvodni procesi in notranji okoljski nadzor napajalnih baterijskih enot. Zato je treba vzroke analizirati z več dimenzij in izvajati ciljne preventivne ukrepe. Ta članek zagotavlja poglobljeno-analizo glavnih vzrokov in strategij sistematičnega preprečevanja deformacij aluminijastega ohišja za nove avtomobile z energijo ter nudi tehnične reference za industrijske proizvodne prakse.

V proizvodnem sistemu litij-ionskih baterij je stabilnost strukture aluminijastega ohišja litijeve baterije neposredno povezana z zanesljivostjo izdelka, težave z deformacijo pa so pogosto posledica sinergijskih učinkov več dejavnikov, kot so lastnosti materiala, nadzor procesa in notranja termodinamična stanja. Z vidika materiala in strukturnih dimenzij sta izbira materialov aluminijaste lupine in zasnova trdnosti temeljna dejavnika. Če se uporabijo materiali z nezadostno natezno trdnostjo (kot je aluminijeva zlitina 3003) ali debelina lupine manj kot 0,6 mm, so nagnjeni k deformacijam pod notranjim tlakom in toplotno obremenitvijo.

Obenem ni mogoče prezreti strukturnih značilnosti varilnega območja: območje toplotnega vpliva, ki nastane med postopkom varjenja, bo zaradi reorganizacije rešetke zmanjšalo lokalno trdnost za 20 % do 30 % in tako postalo območje koncentracije napetosti, ki je nagnjeno k deformacijam med kasnejšo napetostjo. Racionalnost postopka varjenja odločilno vpliva na stabilnost strukture lupine. Lasersko varjenje, kot glavni postopek, lahko povzroči, da vhodna toplota ni pravilno nadzorovana (na primer moč, ki presega 300 W ali hitrost varjenja pod 30 mm/s), povzroči, da lokalne temperature v ohišjih aluminijastih baterij New Energy močno presežejo tališče aluminija (660 stopinj), kar ima za posledico globoko kopičenje taline in močno povečanje stresa zaradi krčenja pri hlajenju; Poleg tega lahko neustrezna zasnova zvara (kot je odsotnost zarez za razbremenitev napetosti pri neprekinjenem obročnem varjenju in širina zvara manj kot 0,8 mm) zmanjša-nosilnost zvara in dodatno poveča tveganje deformacije.

Nenormalen notranji tlak baterije je še en ključni termodinamični vzrok za deformacijo ohišja baterije iz globoko vlečenega aluminija. Ko temperatura preseže 45 stopinj, bodo stranske reakcije, kot je razgradnja elektrolita in nenormalna poškodba SEI filma v bateriji, pospešile proizvodnjo plina. Ko notranji tlak preseže 10 kPa, bo potisnil lupino, da se deformira. Hkrati lahko v popolnoma napolnjenem stanju stopnja ekspanzije negativne elektrode doseže 20% do 30%. Če razmik med baterijsko celico in notranjo steno ohišja presega 1,0 mm (standardna razdalja v industriji je 0,3–0,8 mm), aluminijasto ohišje za ponovno polnjenje ne more učinkovito omejiti sile raztezanja in se bo v navpični smeri obrnilo k višjim stopnjam svobode, kar bo povzročilo deformacijo pokrovne plošče ali stranske stene. Poleg tega lahko odstopanja pri nadzoru procesa med proizvodnim procesom povzročijo ali poslabšajo težave z deformacijami. Na primer, če reža med pokrivno ploščo in lupino med montažo presega 0,2 mm, se bo toplotna obremenitev med varjenjem prekrivala z učinkom premika reže, kar bo neposredno povzročilo deformacijo; Ko je stopnja vakuuma med fazo tesnjenja prenizka (pod -90 kPa), bo zunanji atmosferski tlak neposredno deloval na šibke dele lupine, kar bo povzročilo pasivno kompresijsko deformacijo.

Kot odgovor na zgornji mehanizem deformacije je treba sistematično razvijati preventivne strategije z vidika izbire materiala, konstrukcijskega načrtovanja, varilnega postopka in nadzora procesa. Kar zadeva materiale in strukturo, je treba dati prednost materialom iz aluminijevih zlitin z večjo natezno trdnostjo (kot je 6063 itd.), debelina aluminijastega ohišja Pack pa mora biti zasnovana razumno (priporočeno ne manj kot 0,8 mm). Hkrati je treba optimizirati montažno režo med baterijsko celico in notranjo steno ohišja, strogo nadzorovano v območju 0,3–0,8 mm. Kar zadeva postopek varjenja, je treba parametre laserskega varjenja strogo nadzorovati, da se izognemo prekomerni moči ali nizki hitrosti varjenja.

Hkrati je treba optimizirati zasnovo zvara, dodati je treba strukture za razbremenitev napetosti, da se zagotovita širina in preboj zvara v razumnem območju. Kar zadeva nadzor procesa, je treba strogo upravljati montažno režo med pokrovno ploščo in baterijskim paketom z aluminijastim ohišjem (ne presega 0,2 mm) in zagotoviti, da stopnja vakuuma med fazo tesnjenja ustreza zahtevam postopka (ne manj kot -90 kPa). Poleg tega je treba okrepiti upravljanje temperature proizvodnega okolja, preprečiti, da bi bila baterija dlje časa v delovnem stanju nad 45 stopinj, zmanjšati proizvodnjo stranskega reakcijskega plina iz vira in zmanjšati tveganje dviga notranjega tlaka.

Zgoraj je sistematičen pregled mehanizma deformacije in strategij preprečevanjaAluminijasta ohišja avtomobilskih baterij. Če naletite na tehnične težave ali potrebujete dodatno podporo za optimizacijo procesov v dejanski proizvodnji, vas prosimo, da nas kontaktirate prek platforme in zagotovili vam bomo strokovne rešitve in tehnično svetovanje.