تجزیه و تحلیل پوشش آلومینیومی باتری‌های لیتیوم-: راهنمای کاملی برای مواد، فرآیندها و کاربردهای بدنه باتری

با توسعه سریع وسایل نقلیه انرژی جدید، سیستم های ذخیره انرژی و صنایع الکترونیک مصرفی، نیاز به وزن سبک، ایمنی و پایداری ساختاری بدنه باتری های لیتیومی به طور مداوم در حال افزایش است. در میان راه‌حل‌های رایج بسته‌بندی باتری، پوشش‌های آلیاژ آلومینیوم به دلیل مزایایی مانند وزن سبک، اتلاف گرما خوب، مقاومت در برابر خوردگی قوی و سهولت ماشین‌کاری دقیق، به یکی از اجزای ساختاری مهم برای باتری‌های نیرو و باتری‌های ذخیره انرژی تبدیل شده‌اند.

 

محفظه‌های آلومینیومی باتری لیتیومی معمولاً با استفاده از فرآیندهای مهر زنی، کشش یا جوشکاری تولید می‌شوند و عمدتاً در باتری‌های منشوری، ماژول‌های باتری ذخیره انرژی و سیستم‌های باتری انرژی جدید خودرو استفاده می‌شوند. در این میان، قاب‌های آلومینیومی برای بسته‌های باتری لیتیوم EV و قاب‌های آلومینیومی برای باتری‌های خودرو به طور گسترده در طراحی ساختاری بسته‌های باتری خودروهای انرژی جدید استفاده می‌شوند که حفاظت مکانیکی و ایزوله‌سازی محیطی را برای سلول‌ها فراهم می‌کنند.

 

 

 

در حال حاضر، مواد متداول پوشش باتری در صنعت عمدتاً شامل آلیاژهای آلومینیوم سری 3003، 5052، 6061 و 1060 است. گریدهای مختلف از نظر استحکام، شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی ویژگی های متفاوتی دارند.

 

آلیاژ آلومینیوم 3003 دارای شکل‌پذیری عالی و خواص کشش عمیق است که آن را برای ساخت محفظه‌های باتری منشوری و پوسته‌های آلومینیومی باتری لیتیومی منشوری مناسب می‌سازد. این ماده می‌تواند الزامات چندین فرآیند ترسیم عمیق- را برآورده کند و در عین حال ثبات ابعادی خوبی را حفظ کند.

 

آلیاژ آلومینیوم 5052 دارای مقاومت در برابر خوردگی و جوش پذیری بالایی است و معمولاً در سیستم های ذخیره انرژی و برنامه های کاربردی در فضای باز، مانند ساخت محفظه های بزرگ دستگاه ذخیره انرژی مانند قاب آلومینیومی برای بسته باتری لیتیومی پاوروال استفاده می شود.

 

آلیاژ آلومینیوم 6061 استحکام بالا را با ماشین کاری عالی ترکیب می کند و آن را برای پوشش های باتری، سازه های اتصال و اجزایی که نیاز به ماشینکاری با دقت بالا- دارند، مناسب می کند.

 

آلومینیوم با خلوص بالا 1060 معمولاً در تولید قطعات مهر شده با دیواره نازک-، شیرهای ضد انفجار- و اجزای ساختاری کمکی با دقت بالا-استفاده می‌شود.

 

 

آلیاژهای آلومینیوم دارای چگالی تقریباً یک-چگالی فولاد هستند که به طور قابل توجهی وزن کلی سیستم باتری را کاهش می‌دهد و چگالی و برد انرژی باتری را افزایش می‌دهد.

 

برای سیستم‌های باتری قدرتمند مانند قاب آلومینیومی برای بسته‌های باتری خودرو LiFePO4 و قاب آلومینیومی برای بسته‌های باتری اتوبوس برقی EV LiFePO4، کاهش وزن ساختاری به بهبود راندمان برد خودرو و استفاده از انرژی کمک می‌کند.

 

رسانایی حرارتی عالی

باتری ها به طور مداوم در طول شارژ و تخلیه گرما تولید می کنند. مدیریت حرارتی خوب مستقیماً بر عمر باتری و عملکرد ایمنی تأثیر می گذارد.

آلیاژهای آلومینیوم دارای رسانایی حرارتی بالایی هستند، انتقال و آزاد شدن سریع گرما را ممکن می‌سازند و خطر افزایش دمای موضعی در سلول باتری را کاهش می‌دهند. بنابراین، پوسته های آلومینیومی برای سلول های باتری لیتیوم آهن فسفات به طور گسترده ای در باتری های ذخیره انرژی و سیستم های باتری برق استفاده می شود.

 

قابلیت شکل دهی و ماشین کاری خوب

آلیاژهای آلومینیوم دارای انعطاف پذیری و ماشین کاری عالی هستند که امکان ساخت ساختارهای پیچیده را از طریق کشش عمیق، مهر زنی، خمش و جوشکاری و ماشینکاری دقیق CNC فراهم می کند.

 

برای محصولاتی مانند قاب آلومینیومی برای بسته باتری 12 ولتی LiFePO4، پوسته‌های آلومینیومی سلولی نوع پریماتیک و پوسته‌های آلومینیومی سلول منشوری لیتیوم، ماشین‌کاری خوب دقت ابعادی و سازگاری ساختاری بدنه را تضمین می‌کند.

 

مقاومت در برابر خوردگی عالی

سطح آلومینیوم به طور طبیعی یک لایه اکسید متراکم را تشکیل می دهد که مقاومت بسیار خوبی در برابر هوا، رطوبت و برخی رسانه های خورنده ایجاد می کند.

 

در نیروگاه‌های ذخیره انرژی، تجهیزات ارتباطی در فضای باز، و کاربردهای دریایی، کیس‌های آلومینیومی باتری LFP اغلب به عملیات غیرفعال‌سازی یا پوشش‌های عایق نیاز دارند تا مقاومت در برابر آب و هوا و پایداری طولانی‌مدت- را افزایش دهند.

 

ایمنی بالا

سیستم‌های باتری برق مدرن معمولاً دریچه‌های ضد انفجار، ساختارهای تهویه و طرح‌های آب‌بندی چندگانه را یکپارچه می‌کنند. هنگامی که فشار داخلی باتری به طور غیر عادی افزایش می یابد، ساختار بدنه، در ارتباط با اجزای ایمنی، می تواند فشار را آزاد کند.

 

بنابراین، هر دو جعبه آلومینیومی برای بسته باتری خودرو موتور الکتریکی Lifepo4 و جعبه آلومینیومی برای بسته باتری اسید سرب جایگزین موتور، به استحکام مکانیکی و مقاومت بالایی در برابر ضربه نیاز دارند.

 

 

 

فرآیندهای تولید برای پوسته‌های آلومینیومی باتری لیتیوم{0} یون معمولاً عبارتند از:

 

باز کردن و برش مواد

مهر زنی دقیق

طراحی عمیق

برش لبه ها و بریدن لبه ها

تمیز کردن سطح

ماشینکاری دقیق CNC

جوش لیزری

درمان پوشش غیر فعال یا عایق

در این میان، کشیدن عمیق یک فرآیند کلیدی در ساخت پوسته‌های باتری منشوری است. برای محصولات پوسته آلومینیومی سلول منشوری LFP، یکنواختی ضخامت دیواره پوسته و پایداری کششی مستقیماً بر کیفیت محصول نهایی تأثیر می گذارد.

 

جوش لیزری عمدتاً برای آب بندی اتصال بین پوشش و پوسته استفاده می شود و به طور موثر استحکام ساختاری و هوابندی را بهبود می بخشد.

 

 

باتری های انرژی جدید خودرو

سیستم های باتری خودروهای انرژی جدید به طور گسترده از ساختار بسته باتری لیتیوم EV آلومینیوم Case برای دستیابی به تعادل جامعی از سبک وزن، استحکام بالا و ایمنی بالا استفاده می کنند.

 

سیستم های ذخیره انرژی

دستگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی خانگی و تجاری معمولاً از طرح بسته باتری لیتیومی پاوروال آلومینیم کیس آلومینیومی استفاده می‌کنند تا الزامات استفاده از چرخه طولانی مدت- و عملکرد در فضای باز را برآورده کند.

 

باطری‌های دو{0}چرخ‌دار خودروی برقی

با توسعه بازار تحرک الکتریکی، تقاضا برای قاب‌های آلومینیومی برای بسته‌های باتری دوچرخه برقی و بسته‌های باتری دوچرخه‌های برقی لیتیوم{0} یونی همچنان در حال رشد است که با وزن سبک، کوچک‌سازی و حفاظت ساختاری عالی مشخص می‌شود.

 

لوازم الکترونیکی مصرفی

تلفن‌های هوشمند، تبلت‌ها و دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل به‌طور گسترده‌ای از ساختارهای لیتیوم{0} یونی پوسته باتری برای دستیابی به-طراحی‌های فوق‌العاده نازک و الزامات مونتاژ{2} با دقت بالا استفاده می‌کنند.

 

پاورهای صنعتی و تخصصی

از جمله کیس‌های آلومینیومی برای باتری‌های لیتیومی اولیه (LiFeS2) و سیستم‌های مختلف قدرت پشتیبان، همگی به سازگاری محیطی خوب و پایداری طولانی مدت نیاز دارند.

 

 

 

با گسترش مداوم خودروهای انرژی جدید و بازارهای ذخیره انرژی، باتری های مربعی به تدریج به یک جهت توسعه مهم در صنعت تبدیل می شوند. به عنوان یکی از اجزای اصلی ساختاری آنها،پوسته های آلومینیومی باتری سلول لیتیومی، پوسته های آلومینیومی سلول آهن لیتیوم و پوسته های آلومینیومی باتری سلول لیتیومی به سمت استحکام بالاتر، دیوارهای{0} بسیار نازک، سبک وزن و دقت بالا در حال توسعه هستند.

 

در آینده، با رواج-سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بزرگ و باتری‌های{1}}انرژی{2} با چگالی بالا، محصولات پوسته‌ای آلومینیومی با کارایی بالا، مانند پوسته‌های آلومینیومی برای باتری‌های لی یونی سامسونگ و پوسته‌های آلومینیومی برای باتری‌های لیتیوم سامسونگ و پوسته‌های آلومینیومی برای باتری‌های منشوری سامسونگ، به ارائه راه‌حل‌های کارآمدتر باتری‌ها و ارتقای ساختار باتری‌ها ادامه می‌دهند. صنعت انرژی های نو