PACK Manufacturing Process Series: The New Energy Battery Pack Cover Manufacturing and Moulding Process

در سیستم‌های انرژی جدید، ساختار محفظه بسته باتری نه تنها پشتیبانی ساختاری را فراهم می‌کند، بلکه باید الزامات مربوط به آب‌بندی، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر ضربه و ایمنی حرارتی را برآورده کند. به عنوان یک جزء ساختاری مهم بسته باتری، فرآیند تولید پوشش مستقیماً بر قابلیت اطمینان کلی، کنترل وزن و هزینه ساخت تأثیر می‌گذارد. در حال حاضر، روش‌های رایج تولید پوشش بسته باتری در صنعت عمدتاً شامل خمش ورق فلزی، مهر زنی و قالب‌گیری مواد کامپوزیتی است. فرآیندهای مختلف از نظر استحکام ساختاری، راندمان تولید، سبک وزنی و هزینه ساخت ویژگی های خاص خود را دارند و بر اساس مدل های خاص خودرو و الزامات طراحی سیستم باتری انتخاب می شوند. در سیستم‌های باتری قدرت مدرن، ساختار پوشش معمولاً همراه با بسته باتری با محفظه آلومینیومی یا یک محفظه ساختاری یکپارچه برای دستیابی به تعادل بین استحکام بالا و سبک‌وزن طراحی می‌شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

اولاً، خمش ورق فلزی یک روش متداول در تولید پوشش بسته باتری قدرت است. پردازش ورق فلز به طور معمول برای ورق های فلزی با ضخامت کمتر از 6 میلی متر استفاده می شود و ساختار از طریق فرآیندهای سرد کاری مانند برش، پانچ، خمش، جوشکاری و پرچین شکل می گیرد. روکش های بسته باتری معمولاً از آلیاژ آلومینیوم یا ورق فولادی نورد سرد- ساخته می شوند. ساختار اصلی با خمش و به دنبال آن جوشکاری کامل اتصالات با استفاده از جوش لیزری و سپس پوشش‌های سطحی ضد خوردگی و عایق شکل می‌گیرد. مواد متداول عبارتند از SPCC-ورق نورد سرد و آلیاژهای آلومینیوم سری ۵. پردازش ورق فلزی مزایایی مانند سرمایه گذاری نسبتا کم تجهیزات، راندمان تولید بالا و تنظیمات ساختاری انعطاف پذیر را ارائه می دهد که آن را در سیستم های باتری با تولید دسته ای کوچک یا تکرارهای مکرر طراحی ساختاری بسیار ارزشمند می کند. در طراحی سیستم باتری، این نوع ساختار معمولاً ساختار کلی بسته باتری را همراه با محفظه آلومینیومی باتری یا قاب ماژول تشکیل می دهد تا از یک طرح معقول از استحکام سازه و فضای مدیریت حرارتی اطمینان حاصل کند.

 

از آنجایی که پوشش های بسته باتری معمولاً بزرگ هستند، برای اطمینان از استحکام ساختاری و جلوگیری از تجمع آب سطحی، سازه های فلزی معمولاً نیاز به افزودن دنده های تقویت کننده به سطح ورق فلزی دارند. این دنده ها نه تنها استحکام کلی را بهبود می بخشند، بلکه پایداری ساختاری را در محیط های شوک حرارتی یا لرزش حفظ می کنند. این رویکرد طراحی به ویژه در سیستم‌های انرژی جدید مهم است، زیرا سیستم‌های باتری باید بارهای مکانیکی طولانی مدت و چرخه حرارتی را تحمل کنند. در همین حال، با ادامه افزایش چگالی انرژی باتری‌های نیرو، ساختار پوشش اغلب نیاز به دستیابی به درجه بالاتری از یکپارچگی با ساختار سلولی دارد، مانند تشکیل یک سیستم ثابت مدولار پایدار با پوسته آلومینیومی برای باتری لیتیوم{4} یون منشوری یا سایر ساختارهای محفظه سلولی.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مهر زنی یکی دیگر از روش های شکل دهی فلزی است که به طور گسترده در ساخت محفظه باتری های برق مورد استفاده قرار می گیرد. مهر زنی از یک پرس با تناژ بالا با قالب های دقیق برای تشکیل سریع ورق های فلزی استفاده می کند و ساختارهای سه بعدی- پیچیده را در یک عملیات واحد تولید می کند. از مزایای مهر زنی می توان به راندمان شکل دهی بالا، دقت ابعادی پایدار و قوام بالا در حین اطمینان از استحکام سازه اشاره کرد. مواد رایج مهر زنی عبارتند از DC01 ورق فولادی سرد نورد شده، ورق گالوانیزه، و برخی آلیاژهای آلومینیوم با استحکام بالا. از آنجایی که قطعات مهر و موم شده می توانند به دقت ابعادی بالایی دست یابند، مزیت قابل توجهی در طرح های بسته باتری دارند که به IP67 یا حتی سطوح آب بندی بالاتر نیاز دارند. سازه‌هایی که از طریق مهر زنی شکل می‌گیرند معمولاً با جعبه‌های باتری آلومینیومی خودروهای انرژی جدید یا سایر ساختارهای محفظه باتری ترکیب می‌شوند تا به یک اتصال پایدار بین ساختار شاسی خودرو و سیستم باتری دست یابند.

 

در مقایسه با پردازش فلزات سنتی، فناوری شکل‌دهی مواد کامپوزیتی نیز در سال‌های اخیر به‌تدریج در زمینه پوشش باتری‌های قدرت به کار گرفته شده است. مواد کامپوزیتی معمولاً از رزین به عنوان ماده ماتریس استفاده می‌کنند و با فیبر کربن یا الیاف شیشه برای دستیابی به استحکام ویژه بالاتر و عملکرد سبک وزن برتر تقویت می‌شوند. کیس های باتری کامپوزیت را می توان با استفاده از روش هایی مانند قالب گیری فشرده، قالب گیری تزریقی یا قالب گیری انتقال رزین، با انتخاب فرآیند بسته به چرخه تولید، کنترل هزینه و پیچیدگی ساختاری تولید کرد. در برخی از سیستم‌های باتری قدرت با نیازهای سبک وزن بالا، کیس‌های باتری کامپوزیت اغلب در ترکیب با ساختارهای فلزی مانند جعبه‌های باتری اولیه آلیاژ آلومینیوم برای دستیابی به تعادل بین قدرت و وزن استفاده می‌شوند.

 

قالب‌گیری انتقال رزین (RTM) و قالب‌گیری انتقال رزین با فشار بالا (HP-RTM) فرآیندهای نسبتاً بالغ در ساخت کیس‌های باتری کامپوزیتی هستند. در این فرآیند، پارچه الیاف خشک ابتدا مطابق با الزامات طراحی، از قبل چیده می‌شود و ساختار با جذب خلاء ثابت می‌شود. سپس، قالب بسته می شود و یک خلاء برای خارج کردن هوا کشیده می شود. تحت فشار بالا، رزین و عامل پخت به داخل حفره قالب تزریق می‌شود و به مواد فیبر اجازه می‌دهد تا به طور کامل آغشته و پخت شوند. فرآیند HP{7}}RTM می‌تواند از طریق فشار تزریق بالاتر به کسر حجمی فیبر بالاتری دست یابد، که آن را برای ساختارهای پیچیده‌تر کیس باتری یا آن‌هایی که دارای دنده‌های تقویت‌کننده هستند، مناسب می‌سازد. این ساختارهای سبک معمولاً همراه با جعبه‌های سلولی منشوری یا ساختارهای تثبیت کننده ماژول در سیستم‌های باتری برای اطمینان از ثبات آرایش سلولی استفاده می‌شوند.

 

ترکیب قالب‌گیری ورق (SMC) نیز یک فناوری رایج برای باتری‌های مواد کامپوزیتی است. مواد SMC از رزین، الیاف خرد شده و پرکننده‌ها تشکیل شده است و برای قالب‌گیری فشرده در قالب ورق قرار می‌گیرد. فرآیند تولید شامل ابتدا برش ورق SMC، سپس چیدن و چیدن آن در قالب و در نهایت پخت آن تحت دما و فشار بالا برای تشکیل ساختار نهایی است. این فرآیند دارای استفاده از مواد بالا، کیفیت سطح خوب و پردازش ساده است که آن را برای تولید انبوه مناسب می‌کند. در طراحی ساختاری بسته باتری، این ساختارهای مواد کامپوزیتی معمولاً به صورت مکانیکی به پوسته یا قاب ماژول آلومینیوم سلول لیتیوم متصل می‌شوند تا به وزن سبک و بهبود مقاومت در برابر خوردگی دست یابند.

 

قالب گیری کامپوزیت گرمانرم تقویت شده با الیاف بلند (LFT{0}}D) مسیر تولید مواد کامپوزیت دیگری را نشان می دهد. در این فرآیند، رزین و الیاف بلند ابتدا در یک دستگاه اکستروژن مخلوط می‌شوند تا یک پیش‌فرم تشکیل شود، سپس به طول مناسب بریده می‌شود و در قالبی برای قالب‌گیری فشاری گرم قرار می‌گیرد. پس از مدت معینی از نگه داشتن فشار، ماده سرد و جامد می شود و یک ساختار مواد مرکب با چقرمگی ضربه بالا را تشکیل می دهد. فرآیند LFT{5}}D مزایایی مانند راندمان تولید بالا، قابلیت بازیافت مواد و مقاومت عالی در برابر ضربه را ارائه می‌کند و به تدریج در طراحی سیستم باتری سبک وزن توجه را به خود جلب می‌کند. این نوع ساختار اغلب در ترکیب با ساختارهای سلولی، مانند پوسته های آلومینیومی سلول منشوری، برای افزایش مقاومت کلی در برابر ضربه استفاده می شود.

 

یکی دیگر از فناوری های رایج قالب گیری مواد کامپوزیتی، قالب گیری پیش آغشته (PCM) است. در این فرآیند، مواد الیاف رزین از قبل آغشته شده مطابق با الزامات ساختاری چیده می‌شوند و حباب‌های هوا از طریق کپسوله‌سازی خلاء حذف می‌شوند و به دنبال آن پخت طولانی‌مدت در پرس داغ انجام می‌شود. ساختار کامپوزیت پخته شده به ماشینکاری CNC برای برش لبه و عملیات محافظت از سطح نیاز دارد. فن آوری PCM دارای استحکام ساختاری بالا، مقاومت در برابر خوردگی خوب و پایداری ابعادی عالی است که آن را برای ساختارهای سیستم باتری قدرت با الزامات قابلیت اطمینان بالا مناسب می کند. در طراحی بسته باتری، این محلول سبک وزن اغلب همراه با پوسته سلول های فلزی، مانند پوسته های آلومینیومی برای سلول های لیتیوم{6} یونی استفاده می شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

به طور کلی، روند توسعه فناوری تولید پوشش جعبه باتری قدرت عمدتاً بر سه جهت متمرکز است: سبک سازی ساختاری، بهبود راندمان تولید و یکپارچه سازی سیستم پیشرفته. مهر زنی فلز و فرآیندهای ورق فلزی هنوز دارای مزایای قابل توجهی در کنترل هزینه و ساخت{1}}در مقیاس بزرگ هستند، در حالی که فرآیندهای مواد کامپوزیتی از نظر سبک وزنی و عملکرد ساختاری پتانسیل بیشتری دارند. همانطور که چگالی انرژی باتری های قدرت همچنان افزایش می یابد، طراحی یکپارچه بین ساختار جعبه و ساختار سلول بیشتر تقویت می شود. به عنوان مثال، یک سیستم تثبیت قوی تر با پوسته های آلومینیومی برای سلول های فسفات آهن لیتیوم یا سایر محفظه های سلول مربعی تشکیل می دهد تا از ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم باتری در شرایط عملیاتی پیچیده اطمینان حاصل شود.

 

در ساختار کلی یک سیستم باتری قدرت، ساختار جعبه به اندازه بدنه سلول مهم است. یک پوشش سلولی با کیفیت بالا نه تنها به عملکرد آب بندی خوب و استحکام مکانیکی نیاز دارد، بلکه باید الزامات جوشکاری، آب بندی و پایداری طولانی مدت- را در طول ساخت باتری برآورده کند. به عنوان مثال، اجزای ساختاری مانند پوسته‌های آلومینیومی باتری‌های لیتیومی معمولاً به طراحی عمیق، مهر زنی دقیق و فرآیندهای ماشینکاری CNC نیاز دارند تا اطمینان حاصل شود که دقت ابعاد و عملکرد آب‌بندی مطابق با الزامات طراحی سیستم باتری است.

 

 

ما به‌عنوان یک تولیدکننده حرفه‌ای اجزای ساختاری باتری با انرژی جدید، بر تحقیق، توسعه، و تولید{0}محفظه‌های باتری آلیاژ آلومینیومی با دقت بالا و اجزای ساختاری بسته باتری تمرکز می‌کنیم. شرکت ما راه‌حل‌های محصولی از جمله محفظه باتری آلومینیومی عمیق، محفظه آلومینیومی با استحکام بالا، و مشخصات مختلف پوسته‌های آلومینیومی برای باتری‌های لیتیوم{3} یون منشوری را ارائه می‌دهد که به طور گسترده در باتری‌های نیرو، سیستم‌های ذخیره انرژی و تجهیزات مختلف انرژی جدید استفاده می‌شود. با تکیه بر فن‌آوری طراحی عمیق-و سیستم کنترل کیفیت دقیق، پوسته‌های آلومینیومی ما برای باتری‌های لیتیوم{6}} منشوری وپوسته‌های آلومینیومی برای سلول‌های باتری لیتیوم{0} یوننیازهای تولید سیستم‌های باتری{0} با قابلیت اطمینان بالا را برآورده می‌کند و پشتیبانی از اجزای ساختاری پایدار و ایمن را برای صنعت انرژی جدید ارائه می‌کند.