Trije varnostni ključi v prizmatičnem aluminijastem ohišju baterije: OSD, varovalka in-eksplozijsko varni ventil

S hitrim razvojem novih energetskih vozil in sistemov za shranjevanje energije je varnost baterij postala glavna skrb v industriji. Zlasti pri prizmatičnih celicah v aluminijastem ohišju avtomobilske baterije in aluminijastem ohišju za nove energetske avtomobile je zagotavljanje varnosti baterije v ekstremnih pogojih, kot so prenapolnjenost, kratek stik in toplotni beg, postalo ključno vprašanje pri načrtovanju napajalne baterije.

 

OSD preklopna{0}}plošča, struktura varovalke in protieksplozijsko-odporni ventil (ventil), ki se nahajajo na pokrovu baterije, tvorijo trojni varnostni zaščitni sistem prizmatičnega aluminijastega ohišja litijeve baterije, v industriji znanega kot »trije varnostni ključi«. Te zasnove ne zagotavljajo samo stabilnega delovanja akumulatorja, ampak tudi vzpostavljajo prevladujoč položaj aluminijastih ohišij akumulatorjev v novih strukturah energetskih akumulatorjev.

 

 

 

 

 

V novih energetskih aluminijastih baterijskih ohišjih je OSD (varnostna naprava za prenapolnjenost) prva-odzivna aktivna varnostna naprava. OSD je kovinska preklopna-plošča, ki se nahaja pod negativnim polom baterije in je običajno izolirana. Ko notranji tlak baterije naraste na približno 0,4-0,5 MPa zaradi prenapolnjenosti, se OSD hitro obrne in pride v stik z negativnim prevodnim blokom, kar povzroči začasen kratek stik.

 

To mehansko dejanje sproži sistem za prekinitev toka, kar omogoči bateriji, da prekine polnjenje in prepreči termični beg. OSD običajno deluje v povezavi s strukturo varovalke, ki zagotavlja dvojni varnostni mehanizem mehanskega proženja in električnega odklopa. Ta več{2}}plastni pristop zaščite je postal standardna varnostna strategija v aluminijastih ohišjih baterij in zasnovah ohišij električnih baterij.

 

 

Če je OSD mehanski sprožilec, potem je varovalka "končna zavora" vezja. Varovalka je običajno integrirana v konektor s pozitivnim polom in ima natančno nadzorovano zasnovo z ozkim vratom. Ko se OSD sproži in povzroči kratek stik, lahko trenutni tok doseže na tisoče amperov. Varovalka se nato v milisekundah stopi in popolnoma prekine tokovno pot.

 

Ta zasnova »samo-uničenja« zagotavlja varnost ohišja baterije: ostane nespremenjena pri običajnem obratovalnem toku, vendar se takoj stopi pri neobičajno visokih tokovih, kar preprečuje toplotni beg v korenu. Značilnosti varovalke zahtevajo strog izračun in eksperimentalno preverjanje, da zagotovimo hiter odziv in dolgoročno-zanesljivost v vseh konfiguracijah aluminijastega ohišja s prizmatično celico.
 

 

Ko kratek stik notranjega akumulatorja ali toplotni umik povzroči dvig tlaka plina na 0,9-1,0 MPa, postane protieksplozijsko-odporni ventil (ventil) zadnja obrambna linija. Običajno se nahaja na sredini zgornjega pokrova in je izdelan iz zarezane aluminijaste pločevine ali več-slojne kompozitne folije. Poči natančno vzdolž vnaprej-definirane šibke črte, pri čemer se sproščajo visokotemperaturni plini in preprečuje, da bi lupina počila.

 

Čeprav je pasivna varnostna komponenta, protieksplozijski{0}}ventil v izjemnih okoliščinah določa, ali se lahko ohišje akumulatorja za EV in aluminijasto ohišje za ponovno polnjenje izogneta katastrofalnemu poku. Njegova zasnova mora uravnotežiti hitrost sprostitve tlaka, natančnost pretrganja in odpornost proti koroziji, zaradi česar je kritično varnostno vozlišče pri izdelavi aluminijaste lupine litij{2}}ionske baterije.

 

 

 

 

Tri glavne varnostne komponente Lithium Batteries Square Aluminium Shell tvorijo napreden obrambni sistem:

 

Vrsta scenarija	Pogoj sprožitve	Aktivacijska komponenta	Funkcija osnovne zaščite
Zaščita pred preobremenitvijo	Notranji zračni tlak doseže 0,4–0,5 MPa	OSD	mehansko obrne in povzroči kratek stik
Trenutna meja	Ko se sproži OSD, se takoj ustvari visok tok	Varovalka pregori	prekinitev glavnega tokokroga
Ekstremno razbremenitev pritiska	Zračni tlak se dvigne na 0,9–1,0 MPa	Protieksplozijski{0}}ventil	natančno poči, da sprosti pritisk in prepreči eksplozije

 

Ta koncept zasnove omogoča, da aluminijasto ohišje akumulatorja New Energy Vehicle samodejno aktivira ustrezne zaščite pri različnih stopnjah tveganja, s čimer zgradi sistem "globinske obrambe" in znatno izboljša redundanco varnosti akumulatorja.

 

 

Visoko-zmogljiva pokrovna plošča Power Battery in Deep Drawn aluminijasto ohišje baterije nista izolirana dizajna, ampak sta tesno povezana s postopkom izdelave baterijskih celic. Popolno prizmatično aluminijasto ohišje baterije (tj. aluminijasto ohišje prizmatične celice) gre običajno skozi naslednje ključne faze:

 

Proces	Ključna vsebina	Kontrolne točke
Prevleka za izdelavo pločevine elektrod	Laminiranje, rezanje zavihkov	Debelina in konsistenca nanosa
Navijanje/laminacija sklopa celice	Varjenje in vstavljanje ohišja	Trdnost in tesnjenje zvara jezička
Vložitev in aktivacijska vložitev	Tesnilni in tvorbeni elektrolit	Količina in kakovost filma SEI
Testiranje ločevanja zmogljivosti	Ločevanje zmogljivosti in sledljivost	Doslednost in sledljivost električnih zmogljivosti

 

V fazi sestavljanja so gole celice zapakirane v baterijski paket z aluminijastim ohišjem ali paket z aluminijastim ohišjem. Natančnost varjenja določa učinkovitost tesnjenja ohišja Power Battery, medtem ko toplotna prevodnost aluminijastega ohišja neposredno vpliva na učinkovitost upravljanja toplote. Nekateri sistemi vključujejo tudi modul LiFePO4 Soft Pack Cell za izboljšanje varnosti, stabilnosti in življenjske dobe.

 

 

Priljubljenost prizmatičnih aluminijastih ohišij baterij izhaja iz njihovega ravnovesja med energijsko gostoto, odvajanjem toplote in varnostno strukturo. Industrija trenutno raziskuje bolj inteligentne varnostne zasnove, kot je integracija temperaturno{1}}eksplozijsko-odpornih ventilov v ohišje močnostnih baterij, postavitev PTC termistorjev na pozitivno elektrodo in celo razvoj pametnih pokrovov, ki lahko spremljajo zračni tlak in temperaturo v realnem času.

 

S poglabljanjem uporabe tehnologij CTP (Cell to Pack) in CTC (Cell to Chassis) se struktura paketa baterij z aluminijastim ohišjem razvija v smeri integracije, kar postavlja višje zahteve glede varnostne strukturne zasnove. Prihodnja aluminijasta ohišja akumulatorjev za nova energetska vozila ne bodo več samo mehanske zaščitne komponente, temveč inteligentna ohišja, ki bodo vključevala električni nadzor, povratne informacije za nadzor temperature in funkcije za razbremenitev tlaka.

 

 

 

 

Od mehanskega obračanja OSD do trenutne-rezilne varovalke do natančne razbremenitve tlaka protieksplozijsko-odpornega ventila, te tri naprave skupaj tvorijo varnostno obrambno linijo za prizmatične aluminijaste-baterije. Njihovo usklajeno delovanje ne zagotavlja le stabilnega delovanja baterijskih celic, ampak tudi vzpostavlja tehnološko stanjealuminijasto ohišje litijeve baterijein aluminijasta ohišja baterij v novi energetski industriji.

 

Ko vidite robustno aluminijasto ohišje za nove energijske avtomobile v napajalnem sistemu novih energetskih vozil ali aluminijasto ohišje za ponovno polnjenje prenosnih naprav za shranjevanje energije, si zapomnite: prav te na videz majhne varnostne zasnove omogočajo sodobnim energetskim sistemom, da najdejo popolno ravnovesje med visoko močjo, visoko gostoto in visoko varnostjo.