فناوری اجزای ساختاری دقیق باتری‌های لیتیومی همچنان به پیشرفت خود ادامه می‌دهد، در حالی که بسته‌بندی باتری‌های برق به سمت سازگاری بالا و طراحی سبک در حال پیشرفت است.

همانطور که وسایل نقلیه جدید انرژی، سیستم های ذخیره انرژی و بازارهای حمل و نقل برقی همچنان در حال توسعه هستند، الزامات ایمنی، چگالی انرژی، عمر چرخه و قوام ساخت باتری های قدرت همچنان افزایش می یابد. به‌عنوان بخش مهمی از سیستم بسته‌بندی سلول باتری، قطعات ساختاری باتری لیتیومی به دلیل انتخاب مواد، قالب‌گیری دقیق، مونتاژ جوش و قابلیت‌های بازرسی کیفیت، بیشتر و بیشتر مورد توجه قرار گرفته‌اند. قطعات ساختاری نه تنها مسئول حفاظت مکانیکی مواد داخلی هسته باتری هستند، بلکه شامل عملکردهایی مانند آب بندی، رسانایی، کاهش فشار، عایق و ایمنی حرارتی هستند. بنابراین، سطح ساخت آنها مستقیماً بر قابلیت اطمینان محصولات باتری قدرت تأثیر می گذارد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

از منظر فرم محصول، بسته بندی باتری های برق عمدتاً شامل سه مسیر فنی است: بسته بندی مربعی، استوانه ای و بسته بندی نرم. باتری‌های مربعی و استوانه‌ای معمولاً از یک ساختار سخت-متشکل از یک پوسته فلزی و یک صفحه پوششی استفاده می‌کنند، در حالی که باتری‌های بسته{2} نرم عمدتاً با استفاده از مواد فیلم مرکب بسته‌بندی می‌شوند. روش‌های بسته‌بندی مختلف با طرح‌های ساختاری و فرآیندهای ساخت متفاوت مطابقت دارند، اما همه آنها به قطعات ساختاری نیاز دارند که سازگاری ابعادی، استحکام مکانیکی، عملکرد آب‌بندی و قابلیت اطمینان طولانی‌مدت داشته باشند.

 

در باتری های قدرتی منشوری، آلیاژهای آلومینیوم به دلیل چگالی کم، مقاومت در برابر خوردگی خوب و عملکرد پردازش مناسب، به طور گسترده در ساخت پوشش ها و پوشش های سلولی استفاده می شوند. کیس های آلومینیومی برای باتری های خودرو باید تعادلی بین سبک وزن و استحکام ساختاری برقرار کنند، در حالی که الزامات پایداری ابعادی را در حین مهر زنی، کشیدن، جوشکاری و مونتاژ بعدی رعایت می کنند. برای باتری های انرژی جدید خودرو، بدنه نیز باید در برابر لرزش، ضربه و تغییرات دمایی که در حین کار خودرو ایجاد می شود، مقاومت کند. بنابراین، وضعیت مواد، فرآیند قالب‌گیری و طراحی ساختاری باید به طور مشترک کنترل شوند.

 

از منظر فرآیند تولید، قطعات ساختاری دقیق باتری لیتیوم دارای ویژگی‌های پردازش فلز دقیق هستند. پوسته معمولاً برای تشکیل اندازه هندسی نهایی نیاز به فرآیندهایی مانند مهر زدن، کشش، شکل دادن و تمیز کردن دارد. صفحه پوشش شامل مراحل مختلف فرآیندی مانند مهر زنی، قالب گیری تزریقی، پرچ کردن، جوشکاری و مونتاژ آب بندی است. از آنجایی که اندازه و ظرفیت سلول باتری همچنان در حال افزایش است، قطعات ساختاری نیازمندی‌های بیشتری برای دقت قالب‌گیری، صافی، ثبات ضخامت دیواره و قابلیت اطمینان ناحیه اتصال افزایش داده‌اند.

 

مواد قاب باتری معمولاً باید بر اساس نوع باتری، ظرفیت، فضای نصب و محیط استفاده انتخاب شوند. یک کیس آلومینیومی برای بسته باتری لیتیومی EV باید وزن، سفتی، مقاومت در برابر خوردگی و راندمان پردازش را در کاربردهای عملی در نظر بگیرد و در عین حال از اتصال پایدار و اثر آب بندی بین کیس و پوشش اطمینان حاصل کند. برای تولید باتری در مقیاس بزرگ، استفاده از مواد نیز عامل مهمی است که بر هزینه‌های تولید تأثیر می‌گذارد. با بهینه سازی چیدمان، ساختار قالب و فرآیند کشش، می توان از دست دادن مواد را کاهش داد و راندمان کلی تولید را بهبود بخشید.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

در زمینه ذخیره انرژی، تفاوت های خاصی بین محیط کاربردی اجزای ساختاری باتری و باتری های برق خودرو وجود دارد. باتری‌های ذخیره‌سازی انرژی معمولاً نیاز به عملکرد طولانی‌مدت دارند، که الزامات مستمری را بر پایداری ساختاری، عملکرد آب‌بندی و سازگاری محیطی تحمیل می‌کند. طرح‌های سازه‌ای مانند کیس آلومینیومی برای پک باتری لیتیومی پاوروال معمولاً باید بر اساس مشخصات سلولی، روش‌های نصب سیستم و فضای داخلی طراحی شوند و ضخامت مواد، روش‌های اتصال و طرح‌های تصفیه سطح بر اساس شرایط کاربردی واقعی تعیین می‌شوند.

 

سیستم فسفات آهن لیتیوم به دلیل پایداری حرارتی و عملکرد چرخه آن به طور گسترده در زمینه باتری های قدرت و باتری های ذخیره انرژی استفاده می شود. طراحی ساختاری یک بسته باتری LiFePO4 نه تنها نیاز به در نظر گرفتن عملکرد هسته باتری دارد، بلکه باید از طریق پوسته‌ها، پوشش‌ها و ساختارهای اتصال مناسب، حفاظت مکانیکی قابل اعتمادی برای هسته باتری ایجاد کند. برای بسته های باتری با سطوح ظرفیت و اشکال مختلف نصب، اندازه قطعات ساختاری و روش های پشتیبانی داخلی نیز بر این اساس تغییر می کند.

 

در زمینه باتری های برق خودرو، قطعات ساختاری در جهت سبک وزن، استحکام بالا و یکپارچگی در حال توسعه هستند. یک قاب آلومینیومی برای بسته باتری LiFePO4 خودرو باید از نظر ابعادی با فضای بسته باتری و ساختار خودرو مطابقت داشته باشد، در حالی که پایداری باتری در هنگام لرزش طولانی مدت، ضربه و تغییرات دما نیز در نظر گرفته شود. با بهینه سازی ساختار پوسته، چیدمان آرماتورها و فرآیند قالب گیری محلی، سفتی ساختاری کلی را می توان در حین کنترل وزن بهبود بخشید.

 

وسایل نقلیه انرژی جدید نیازهای بالاتری را برای استفاده از فضای سیستم باتری دارند. یک کیس آلومینیومی برای بسته باتری اتوبوس الکتریکی EV LiFePO4 معمولاً به طراحی ساختاری نیاز دارد که باتری‌های با ظرفیت بیشتر و فضای نصب خودرو را ترکیب کند. ضمن حصول اطمینان از حجم داخلی موثر، باید رابط نصب، فضای نگهداری و الزامات حفاظت سازه را نیز در نظر بگیرد. بنابراین، ساخت قطعات ساختاری برای سیستم‌های باتری بزرگ بیشتر به دقت قالب‌گیری پایدار و کنترل سازگاری دسته‌ای متکی است.

 

محصولات باتری با اندازه کوچک و متوسط{0}}به اندازه، وزن و راحتی مونتاژ قطعات ساختاری توجه بیشتری دارند. به عنوان مثال، قاب آلومینیومی برای بسته باتری دوچرخه برقی معمولاً باید در یک فضای نصب محدود قرار گیرد و تعادل منطقی بین سبک وزن و قابلیت‌های محافظتی حفظ شود. برای انواع مختلف خودروهای الکتریکی، طراحی ساختاری محفظه باتری نیز باید با توجه به روش نصب، شرایط ارتعاش و محیط استفاده تنظیم شود.

 

با توسعه بازار دوچرخه برقی و خودروهای الکتریکی سبک، دامنه کاربرد قطعات ساختاری باتری لیتیوم{0} یونی بیشتر گسترش یافته است. قاب آلومینیومی برای بسته‌های باتری دوچرخه برقی لی-یونی باید الزامات مطابقت اندازه بسته باتری، تثبیت داخلی و حفاظت خارجی را برآورده کند، در حالی که کارایی پردازش در تولید انبوه را در نظر می‌گیرد. برای سفارش‌های-در مقیاس بزرگ، عمر قالب، پایداری مهر زنی و ثبات ابعادی مستقیماً بر هزینه‌های تولید محصول و ثبات تحویل تأثیر می‌گذارد.

 

از دیدگاه سیستم مواد، آلیاژ آلومینیوم هنوز یکی از مواد مهم برای بدنه باتری های برق است، اما سناریوهای مختلف کاربرد دقیقاً الزامات یکسانی برای درجه مواد، شرایط و خواص مکانیکی ندارند. مواد متداول پوشش باتری به تعادل بین شکل پذیری، استحکام، مقاومت در برابر خوردگی و مناسب بودن جوش نیاز دارند. برای کیس آلومینیومی برای پک باتری خودرو موتور الکتریکی LiFePO4، اندازه قاب، ضخامت دیواره و ناحیه اتصال نیز باید بر اساس سیستم برق خودرو و فضای نصب باتری مهندسی شود.

 

علاوه بر خودروهای انرژی جدید، بازارهای ذخیره انرژی، برق پشتیبان و جایگزینی باتری نیز باعث رشد تقاضا برای پوشش باتری آلیاژ آلومینیوم شده است. یک کیس آلومینیومی برای بسته‌های باتری‌های سرب جایگزین موتور-معمولاً باید فضای نصب باتری اسیدی اولیه-و وزن را پس از تعویض باتری لیتیومی در نظر بگیرد. بنابراین، طراحی کیس علاوه بر رعایت الزامات حفاظتی اساسی، باید به محل رابط، روش تثبیت و سازگاری مونتاژ نیز توجه کند.

 

سیستم های شیمیایی مختلف باتری نیز نیازمندی های متفاوتی برای قطعات ساختاری دارند. برای محصولات باتری لیتیومی اولیه، بدنه باید بر اساس مواد داخلی سلول باتری، محیط استفاده و شرایط ذخیره سازی طراحی شود. توسعه ساختاری یک محفظه آلومینیومی برای باتری لیتیومی اولیه LiFeS2 همچنین نیازمند توجه به سازگاری مواد، قابلیت اطمینان آب بندی و ثبات ابعادی است تا از خطاهای پردازش موردی که بر عملکرد کلی باتری تأثیر می گذارد جلوگیری شود.

 

از منظر روندهای تولید صنعت، قطعات ساختاری باتری نیرو از پردازش تک قطعه- تا ساخت یکپارچه قالب، مهر زنی، کشیدن، جوش، مونتاژ و آزمایش در حال توسعه هستند. با گسترش مقیاس تولید باتری، روش‌های تولید سنتی که بر تنظیمات دستی تکیه دارند به تدریج به خطوط تولید خودکار تبدیل می‌شوند. فن آوری هایی مانند مهر زنی مداوم، تغذیه خودکار، بازرسی آنلاین و مونتاژ خودکار می توانند سرعت تولید را بهبود بخشند و در عین حال تأثیر عملیات انسانی بر ثبات محصول را کاهش دهند.

 

قوام بالا به یک شاخص مهم برای ساخت قطعات ساختاری باتری قدرت تبدیل شده است. از آنجایی که یک سیستم باتری معمولاً دارای تعداد زیادی سلول است، حتی انحرافات ابعاد کوچک در یک بخش ساختاری ممکن است باعث ایجاد خطاهای تجمعی در فرآیند مونتاژ بعدی شود. بنابراین، در طول فرآیند ساخت، لازم است به طور مداوم دقت قالب، دسته مواد، پارامترهای مهر زنی، فرآیند کشش و کیفیت جوش کنترل شود و با ترکیب بازرسی ابعادی، بازرسی هوابندی و بازرسی ظاهر، یک سیستم کنترل کیفیت کامل ایجاد شود.

 

عملکرد آب بندی نیز یک شاخص فنی مهم قطعات ساختاری باتری قدرت است. هسته باتری حاوی مواد حساسی مانند الکترولیت است. اگر ایرادهای جزئی در ناحیه اتصال بین پوشش و پوشش وجود داشته باشد، ممکن است در طول استفاده طولانی مدت منجر به خطر نشت شود. بنابراین، جوشکاری لیزری، طراحی ساختار آب بندی و بازرسی کیفیت جوش به حلقه های مهمی در ساخت قطعات سازه تبدیل شده است. برای باتری‌های با ظرفیت بالا، قطعات ساختاری نه تنها باید الزامات آب‌بندی اولیه را برآورده کنند، بلکه باید پایداری طولانی مدت- را نیز حفظ کنند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عملکردهای ایمنی همچنین باعث بهینه سازی مداوم ساختار پوشش باتری می شود. روکش‌های سنتی معمولاً قطب‌ها، سازه‌های ضدانفجار{1}، مهر و موم و سایر اجزای عملکردی را با هم ترکیب می‌کنند. هنگامی که فشار داخل سلول به طور غیرعادی افزایش می یابد، یک ساختار از پیش تعیین شده برای دستیابی به کاهش فشار یا حفاظت مدار مورد نیاز است. مشاهده می شود که پوشش یک پوشش فلزی ساده نیست، بلکه یک جزء دقیق است که عملکردهای مکانیکی، رسانا، آب بندی و حفاظت ایمنی را یکپارچه می کند. طراحی و دقت پردازش آن به طور مستقیم با ایمنی کلی هسته باتری مرتبط است.

 

از منظر ساختار هزینه، قطعات ساختاری باتری هنوز ویژگی های هزینه مواد آشکاری دارند. تغییرات در قیمت مواد اولیه مانند آلومینیوم، فولاد و مس به طور مستقیم بر هزینه های ساخت اثر می گذارد. بنابراین، صنعت با افزایش استفاده از مواد، بهینه سازی ساختارهای قالب، افزایش سطوح اتوماسیون و بهبود بازده محصول به کاهش هزینه ها ادامه می دهد. در شرایط نوسانات زیاد در قیمت مواد اولیه، بهبود کارایی تولید و کاهش زیان‌های تولید واحدها به راه‌های مهمی برای شرکت‌ها برای حفظ رقابت‌پذیری تولید تبدیل شده است.

 

در عین حال، تولید قطعات ساختاری باتری قدرت بیشتر به سمت دیجیتالی شدن و تولید هوشمند در حال توسعه است. سیستم مدیریت تولید می تواند مواد خام، قالب ها، دسته های تولید، پارامترهای فرآیند و داده های کیفیت را ردیابی کند، به طوری که فرآیند تولید می تواند به تدریج از بازرسی نتایج ساده به کنترل فرآیند تغییر کند. برای مقادیر زیادی از قطعات ساختاری باتری-خودرو، ریتم تولید پایدار و داده‌های کیفیت قابل ردیابی به بخش مهمی از مدیریت زنجیره تامین تبدیل شده است.

 

از دیدگاه توسعه بلندمدت-، وسایل نقلیه جدید انرژی و صنعت ذخیره انرژی همچنان باعث رشد مداوم تقاضا برای قطعات ساختاری باتری خواهند شد. همانطور که سیستم های باتری به سمت چگالی انرژی بالا، ظرفیت زیاد، سبک وزن و بسیار یکپارچه توسعه می یابند، قطعات ساختاری نیاز به بهبود بیشتر بازده استفاده از مواد، دقت قالب گیری، قابلیت اطمینان اتصال و عملکرد ایمنی دارند. در عین حال، تکامل تکنولوژیکی بین مسیرهای مختلف بسته‌بندی باتری، بهینه‌سازی ساختاری مستمر پوشش‌ها، پوشش‌ها و اجزای دقیق مرتبط را نیز ارتقا می‌دهد.

 

به طور کلی، قطعات ساختاری باتری لیتیومی به تدریج از پردازش پوشش فلزی سنتی به یک زمینه تولید جامع که مواد، قالب‌ها، مهر زنی دقیق، طراحی، جوش، مونتاژ و فناوری‌های آزمایش را ادغام می‌کند، توسعه یافته است. در آینده، تمرکز رقابت در صنعت نه تنها بر روی هزینه‌های پردازش تک- تکه خواهد بود، بلکه در جنبه‌هایی مانند استفاده از مواد، قابلیت‌های توسعه قالب، سازگاری دسته‌ای، سطح اتوماسیون، قابلیت ردیابی کیفیت و قابلیت‌های توسعه مهندسی قطعات ساختاری پیچیده نیز منعکس خواهد شد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

برای زمینه‌های باتری‌های نیرو، ذخیره‌سازی انرژی و حمل‌ونقل الکتریکی، قابلیت اطمینان بالا، سبک وزن و تولید{0}}در مقیاس بزرگ همچنان جهت‌های مهمی برای توسعه فناوری قطعات ساختاری خواهد بود.

 

برای تدارکات مهندسی، هنگام انتخابپوسته های آلومینیومی باتریو قطعات ساختاری دقیق مرتبط، پارامترهایی مانند مشخصات سلول، درجه مواد، ضخامت دیوار، فرآیندهای قالب‌گیری، روش‌های جوشکاری، الزامات آب‌بندی، و سازگاری دسته‌ای باید برای تایید طراحی ساختاری و طرح فرآیند تولید انبوه با تامین‌کننده ترکیب شوند.