سه تفنگدار ایمنی در پوشش باتری آلومینیومی مربعی: OSD، فیوز، و دریچه ضد انفجار-

با پیشرفت مداوم فناوری باتری‌های نیرو، باتری‌های محفظه آلومینیومی{0}}به دلیل ساختار پایدار، اتلاف حرارت عالی و چگالی انرژی بالا به راه‌حل اصلی در وسایل نقلیه انرژی جدید و سیستم‌های ذخیره انرژی تبدیل شده‌اند. در میان این اجزا، ساختار ایمنی که در بالای سلول باتری قرار دارد، نقش محافظتی بسیار مهمی دارد. به طور معمول، مجموعه پوشش بالای باتری نه تنها آب بندی، اتصال الکتریکی و پشتیبانی ساختاری را فراهم می کند، بلکه چندین دستگاه حفاظت ایمنی را نیز ادغام می کند و یک سیستم حفاظت ایمنی کامل را تشکیل می دهد. این مجموعه اغلب در صنعت به عنوان مجموعه پوشش ایمنی آلومینیومی باتری یا صفحه پوشش باتری برق نامیده می شود و هدف طراحی آن واکنش سریع به شرایط غیرعادی باتری است و در نتیجه از فرار حرارتی و حوادث ایمنی جدی تر جلوگیری می کند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

در ساختار سلول باتری منشوری، مجموعه پوشش بالایی معمولاً از چندین جزء کلیدی، از جمله دستگاه‌های حفاظت از شارژ بیش از حد، ساختار فیوز و مکانیسم‌های کاهش فشار تشکیل شده است. این سازه ها در داخل درپوش باتری لیتیومی یا درب باتری لیتیومی منشوری نصب می شوند و یک مجموعه یکپارچه را از طریق ماشینکاری و تکنیک های جوشکاری دقیق تشکیل می دهند. هنگامی که باتری در حین کار خراب می شود، مانند شارژ بیش از حد، جریان بیش از حد، یا افزایش دمای داخلی، این دستگاه های ایمنی به طور متوالی بر اساس یک توالی ماشه از پیش تعیین شده فعال می شوند و یک مکانیسم حفاظتی چند{2}} را تشکیل می دهند. این طراحی ایمنی لایه‌ای و پیشرونده است که باعث می‌شود صفحات پوششی باتری لیتیوم{4} یونی نقشی مرکزی در سیستم ایمنی باتری‌های قدرت ایفا کنند.

 

در مورد حفاظت از شارژ بیش از حد، یک ساختار رایج در پوشش های بالای باتری، دستگاه حفاظت مکانیکی بیش از حد شارژ (OSD) است. این دستگاه معمولاً در نزدیکی ساختار رسانای داخلی باتری قرار دارد و فشار{1}}از طریق یک ساختار فلزی طراحی شده دقیق ایجاد می‌شود. هنگامی که باتری شرایط شارژ غیرعادی را تجربه می کند که باعث افزایش فشار داخلی می شود، OSD تغییر شکل می دهد یا در محدوده فشار خاصی تغییر شکل می دهد و در نتیجه وضعیت مدار داخلی را تغییر می دهد. عملکرد آن شبیه یک کلید ماشه مکانیکی است که در مراحل اولیه فشار غیرعادی به سرعت پاسخ می دهد. این سازه‌ها معمولاً در سایبان باتری لیتیومی پریسماتیک یا درب بالایی سلول‌های باتری منشوری، با استفاده از مهر زنی دقیق و فرآیندهای جوشکاری ساخته می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که فشار ماشه و قابلیت اطمینان عملیاتی مطابق با استانداردهای ایمنی است.

 

پس از فعال شدن OSD، ممکن است یک جریان بزرگ فوراً در داخل باتری ایجاد شود. در این مرحله، ساختار فیوز نقش مهمی ایفا می کند. فیوز معمولاً از یک طراحی رسانا با گردن{2} باریک استفاده می‌کند که می‌تواند به سرعت در شرایط فعلی خاص ذوب شود، در نتیجه مدار را قطع کرده و از انتقال بیشتر انرژی جلوگیری می‌کند. این ساختار به عنوان یک "فیوز جریانی" در باتری قدرت عمل می کند که قادر است در عرض میلی ثانیه محافظت کند. فیوز معمولاً با ساختار رسانا یکپارچه می شود، مانند ایجاد یک نقطه ذوب از قبل تنظیم شده در صفحه دوقطبی مس و آلومینیوم یا مجموعه اتصال، که امکان قطع سریع مدار را در صورت جریان غیرعادی فراهم می کند و از اتصال کوتاه داخلی مداوم جلوگیری می کند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

علاوه بر شارژ بیش از حد و حفاظت جریان، باتری های قدرت باید مکانیسم های ایمنی را نیز برای مقاومت در برابر فشارهای شدید داشته باشند. هنگامی که باتری با یک اتصال کوتاه داخلی مواجه می شود یا به طور مداوم در دمای بالا گاز تولید می کند، فشار داخلی می تواند به سرعت افزایش یابد. در این حالت، دریچه هواکش در پوشش بالایی آخرین خط دفاعی می شود. دریچه هواکش معمولاً از طراحی دیواره‌دار یا نازک-برای ایجاد یک ناحیه پارگی از قبل تنظیم شده- استفاده می‌کند. هنگامی که فشار داخلی به یک مقدار بحرانی می رسد، بدنه شیر دقیقاً در امتداد دندانه باز می شود و گاز آزاد می شود و فشار داخلی کاهش می یابد. این ساختار معمولاً در پوشش باتری آلومینیومی یا ضمیمه باتری لیتیوم پریسماتیک ادغام می شود و طراحی آن باید از آزاد شدن فشار دقیق بدون آسیب رساندن به ساختار کلی باتری اطمینان حاصل کند.

 

به طور خلاصه، OSD، فیوز، و دریچه هواکش یک سیستم حفاظت ایمنی چند سطحی برای درپوش بالایی باتری نیرو را تشکیل می‌دهند. در یک سناریوی شارژ بیش از حد معمول، فشار داخلی باتری ابتدا به مقدار تعیین شده افزایش می یابد و باعث می شود که دستگاه OSD وضعیت مدار را تغییر دهد. جریان بالای آنی حاصل باعث می شود فیوز منفجر شود و در نتیجه مدار قطع شود و حالت غیرعادی خاتمه یابد. اگر فشار در موارد شدید همچنان افزایش یابد، دریچه ضد انفجار{4}}مکانیسم کاهش فشار را فعال می‌کند. از طریق این روش حفاظتی هماهنگ «محرک مکانیکی-قطع جریان-قطع- آزادسازی فشار»، صفحات پوشش باتری برق و صفحات پوشش باتری لیتیوم-یون می‌توانند حفاظت مؤثری را در مراحل مختلف خطر ارائه دهند.

 

علاوه بر طراحی ساختاری ایمنی، فرآیند تولید باتری‌های آلومینیومی مربع- نیز تأثیر تعیین‌کننده‌ای بر ایمنی دارد. از آماده سازی مواد تا مونتاژ سلول، هر مرحله تولید نیاز به کنترل دقیق فرآیند دارد. ابتدا در مرحله ساخت الکترود، ورق های الکترود مثبت و منفی از طریق فرآیندهایی مانند اختلاط دوغاب، پوشش، نورد و برش تشکیل می شوند. این فرآیند دارای الزامات بسیار بالایی برای یکنواختی پوشش، قوام ضخامت و کنترل سوراخ است، زیرا کیفیت ورق های الکترود به طور مستقیم ثبات و ایمنی سلول را تعیین می کند. متعاقباً، در مرحله مونتاژ سلول، ورق‌های الکترود و جداکننده از طریق فن‌آوری سیم‌پیچ یا انباشتگی در ساختار سلول ترکیب می‌شوند و اتصالات رسانا از طریق فناوری جوشکاری به دست می‌آیند.

 

پس از تکمیل ساختار اولیه سلول باتری، در یک محفظه آلومینیومی محصور شده و با پوشش بالایی مهر و موم می شود. مجموعه پوشش بالایی معمولاً با لیزر-به محفظه جوش داده می‌شود تا ساختاری بدون درز و هوادار ایجاد کند و از هوابندی داخلی و پایداری ساختاری سلول اطمینان حاصل کند. کیفیت جوش بین درپوش جعبه باتری آلومینیومی و محفظه سلول به ویژه در این مرحله بسیار مهم است، زیرا حتی نقص‌های جوشکاری جزئی می‌تواند بر ایمنی عملکرد طولانی مدت باتری تأثیر بگذارد.

 

پس از کپسوله سازی ساختاری، سلول تحت تزریق الکترولیت و آب بندی قرار می گیرد. مقدار الکترولیت تزریق شده باید دقیقاً کنترل شود تا از واکنش های الکتروشیمیایی پایدار اطمینان حاصل شود. پس از تزریق، سلول با استفاده از پین های آب بندی یا جوشکاری مهر و موم می شود و یک ساختار سلولی کامل را تشکیل می دهد. سپس سلول وارد مراحل تشکیل و آزمایش ظرفیت می شود، جایی که یک فیلم SEI پایدار در طی اولین فرآیند شارژ و تخلیه تشکیل می شود و کیفیت محصول از طریق آزمایش ظرفیت، آزمایش عایق و بازرسی بصری بررسی می شود. برخی از{4}}تولیدکنندگان باتری پیشرفته همچنین از کدهای QR یا سیستم‌های داده برای ردیابی کامل-فرایند استفاده می‌کنند تا از کنترل‌پذیری تولید سلول اطمینان حاصل کنند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

از طریق ترکیب ساختار پوشش بالایی ایمن و فرآیندهای ساخت دقیق، باتری برق مربعی یک سیستم ایمنی کامل را تشکیل می دهد. از منطق راه‌اندازی دستگاه‌های ایمنی گرفته تا کنترل دقیق تولید سلول، هر مرحله منعکس‌کننده پیشرفت‌ها در فناوری مهندسی باتری قدرت است. این طرح ایمنی چندلایه به خصوص در پس زمینه توسعه سریع وسایل نقلیه انرژی جدید و سیستم های ذخیره انرژی، حفاظت بسیار مهمی را برای عملکرد پایدار باتری ها فراهم می کند.

 

در زمینه تولید ساختار باتری نیرو،-قطعات پوشش بالایی با کیفیت بالا برای ایمنی و عملکرد باتری بسیار مهم هستند. تمرکز شرکت ما بر روی تحقیق و توسعه و ساخت اجزای ساختاری باتری‌های قدرت، با محصولات پوشش‌دهنده صفحات پوشش آلومینیومی برای باتری‌ها، درب باتری‌های لیتیومی منشوری، درب‌های بالایی برای سلول‌های باتری منشوری، مجموعه‌های پوشش ایمنی LFP و موارد مرتبط است.صفحه پوشش باتریاجزای ساختاری از طریق مهر زنی دقیق، جوشکاری لیزری و فناوری‌های کامپوزیت چند{1}}ماده، ما می‌توانیم راه‌حل‌های مجموعه پوشش ایمنی آلومینیومی باتری قابل اعتماد را برای وسایل نقلیه انرژی جدید و سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی ارائه کنیم، که الزامات سخت‌گیرانه باتری‌های نیرو را برای ایمنی ساختاری، عملکرد آب‌بندی و پایداری طولانی‌مدت برآورده می‌کند.