Ghid de selecție a carcasei bateriilor din aliaj de aluminiu: analiză cuprinzătoare a specificațiilor, nivelurilor de protecție și scenariilor de aplicare

Odată cu dezvoltarea energiei noi, a vehiculelor electrice, a sistemelor de stocare a energiei și a echipamentelor electronice industriale, carcasele din aliaj de aluminiu au devenit o componentă importantă a sistemelor de baterii și a dispozitivelor electronice. Indiferent dacă este folosit pentru carcase de aluminiu pentru baterii cu litiu EV sau pentru baterii cu litiu Powerwall în sistemele de stocare a energiei, selecția adecvată a specificațiilor carcasei, nivelurilor de protecție și proprietăților materialelor afectează în mod direct fiabilitatea, siguranța și durata de viață a echipamentului.

 

 

 

Mulți personal de achiziții se concentrează pe dimensiunea și nivelurile de protecție atunci când selectează carcasele, dar din perspectiva aplicației de inginerie, este mai important să se clarifice mediul real de operare al echipamentului.

 

În primul rând, este necesar să se evalueze sarcina mecanică pe care o va suporta echipamentul. Dacă echipamentul este instalat într-un mediu cu vibrații pentru perioade îndelungate, cum ar fi în linii de producție automate industriale, vehicule electrice sau echipamente mobile, cerințele de rezistență a carcasei sunt semnificativ mai mari decât pentru echipamentele obișnuite de interior. Pentru aplicațiile auto, cum ar fi carcasele din aluminiu pentru bateriile auto, sunt de obicei necesare o rigiditate structurală mai mare și o rezistență la oboseală.

 

În al doilea rând, este necesar să se clarifice cerințele de siguranță electrică. Pentru echipamentele de înaltă-tensiune sau sistemele electronice de precizie, carcasa nu oferă doar protecție mecanică, ci trebuie să găzduiască și funcții de împământare, anti-statică și ecranare electromagnetică. De exemplu, în unele aplicații ale carcasei de aluminiu a bateriei LFP, o bună continuitate a conductibilității și proiectarea de împământare structurală pot reduce în mod eficient riscul de interferență electromagnetică.

 

În cele din urmă, ar trebui luați în considerare factorii de îmbătrânire a mediului. Mediile umede și fierbinți, mediile cu pulverizare de sare, mediile cu praf și radiațiile ultraviolete exterioare afectează durata de viață a carcasei. Pentru echipamentele de stocare sau monitorizare a energiei instalate în aer liber pentru perioade îndelungate, simpla creștere a gradului IP nu poate rezolva complet problemele de coroziune și condens.

 

 

Aliaj de aluminiu 6063

6063 are proprietăți excelente de extrudare și tratare a suprafeței, ceea ce îl face unul dintre cele mai comune materiale pentru carcasele dispozitivelor electronice. Efectul său de anodizare a suprafeței este bun, făcându-l potrivit pentru echipamente de interior, controlere și produse de alimentare.

În unele carcase din aluminiu pentru proiecte de acumulatori pentru biciclete electrice, materialul 6063 poate echilibra controlul greutății și performanța de disipare a căldurii.

 

Aliaj de aluminiu 6061

6061, după întărirea tratamentului termic, are rezistență ridicată și este potrivit pentru structurile portante-și medii de vibrații. Pentru carcasele din aluminiu pentru pachetele de baterii LiFePO4 pentru autobuzele electrice EV care necesită o fiabilitate structurală ridicată, materialul 6061 oferă de obicei un suport mecanic mai bun.

 

Aliaj de aluminiu 5052

5052 aparține seriei de aluminiu rezistent la rugină-și are o rezistență puternică la coroziune, ceea ce îl face deosebit de potrivit pentru zonele de coastă și medii cu umiditate ridicată-.

În unele proiecte de carcase din aluminiu pentru baterii reîncărcabile LiFePO4 soft-pack, 5052 îmbunătățește eficient adaptabilitatea la mediu și stabilitatea-pe termen lung a carcasei.

 

 

 

Grosimea carcasei afectează direct rezistența structurală, greutatea și costurile de producție.

 

Grosimile plăcilor sub 1,0 mm sunt, în general, potrivite pentru produse electronice ușoare și pentru protecția modulelor interne, dar nu sunt recomandate pentru structurile portante-sarcină.

 

1,2 mm până la 1,5 mm este o alegere comună pentru echipamentele industriale și carcasele standard pentru baterii, realizând un echilibru bun între cost și rezistență.

 

Pentru dispozitivele mari de stocare a energiei sau sistemele de baterii de putere grea-, cum ar fi carcasele din aluminiu pentru bateriile auto LiFePO4, se recomandă în general o grosime de 1,8 mm sau mai mult pentru a îmbunătăți rezistența la deformare și stabilitatea-pe termen lung.

 

 

Evaluările IP reflectă în primul rând rezistența la praf și la apă a echipamentului, dar în aplicațiile practice de inginerie, este încă necesară o evaluare cuprinzătoare bazată pe proiectarea structurală.

 

IP20 este potrivit pentru medii interioare, împiedicând pătrunderea obiectelor străine mai mari în echipament.

IP54 îndeplinește cerințele majorității mediilor industriale și este potrivit pentru scenarii cu praf și umiditate ușoară.

IP65 este potrivit pentru echipamentele de exterior, prevenind efectiv pătrunderea prafului și a pulverizării cu apă, dar structura complet etanșă poate duce la condens în interior.

 

IP67 este potrivit pentru scufundarea în apă pe termen scurt-și se găsește în mod obișnuit în echipamentele industriale specializate și în unele carcase din aluminiu pentru produse de înlocuire a bateriei cu plumb-acid.

 

Prin urmare, în aplicațiile cu umiditate ridicată-, supapele impermeabile respirabile, structurile de drenaj și designul fluxului de aer intern sunt adesea mai importante decât pur și simplu creșterea gradului de IP.

 

 

Vehicule electrice și sisteme de baterii de putere

Bateriile de putere sunt expuse la vibrații, șocuri și variații de temperatură pentru perioade îndelungate. Pentru carcasa din aluminiu pentru pachetele de baterii pentru biciclete electrice Li-ion și sistemele de baterii pentru vehicule cu energie noi, rezistența structurală, capacitatea de disipare a căldurii și rezistența la oboseală ar trebui să fie accentul principal.

 

Sisteme de stocare a energiei

Dispozitivele de stocare a energiei rezidențiale și comerciale necesită de obicei o durată lungă de viață și o bună performanță de disipare a căldurii. Carcasa utilizată în carcasa de aluminiu pentru pachetul de baterii cu litiu Powerwall ar trebui să acorde prioritate rezistenței la coroziune, designului de management termic și stabilității-de mediu pe termen lung.

 

Ambalare pentru celule și module

În domeniul celulelor prismatice, carcasa din aluminiu cu celule prismatice cu litiu a devenit soluția structurală principală. Acest tip de carcasă nu trebuie doar să asigure acuratețea dimensională, ci și să ia în considerare capacitatea de sudare și performanța de etanșare.

Pentru produsele cu carcasă din aluminiu pentru celulele bateriei cu fosfat de fier litiu și celulele prismatice LFP, sunt de obicei necesare planeitate ridicată și precizie de prelucrare.

 

Vehicule electrice

Bicicletele electrice, motocicletele electrice și echipamentele de transport ușoare au cerințe ridicate pentru ușurință. Aceste produse adoptă pe scară largă carcasa din aluminiu pentru structura pachetului de baterii Lifepo4 pentru mașini cu motor electric pentru a obține un control mai bun al greutății și o disipare a căldurii.

 

 

 

La achiziționarea de carcase din aliaj de aluminiu, pe lângă dimensiune și preț, trebuie să li se acorde prioritate următorilor parametri tehnici:

 

Grosimea filmului de oxid determină rezistența la coroziune. Pentru mediile interioare obișnuite, se recomandă minim 12μm; pentru mediile umede se recomanda o grosime de 18μm sau mai mare. Continuitatea legăturii la pământ afectează direct performanța compatibilității electromagnetice (EMC).

 

Pentru sistemele electronice de control și sistemele de gestionare a bateriei de alimentare, conductivitatea carcasei trebuie să îndeplinească cerințele de proiectare.

 

Performanța managementului termic se referă la durata de viață a bateriei și stabilitatea echipamentului. Fie că este vorba de o carcasă din aluminiu a bateriei litiu-ion sau de o carcasă mare de stocare a energiei, ar trebui evaluate căile de disipare a căldurii și designul rezistenței termice.

 

În plus, pentru anumite aplicații speciale, cum ar fi carcasele din aluminiu pentru bateriile Samsung litiu-ion, bateriile cu litiu-ion și bateriile cu litiu-fier-, precizia procesării, calitatea sudurii și fiabilitatea etanșării trebuie să fie examinate cu atenție.

 

 

Selectareacarcase din aliaj de aluminiunu este doar o chestiune de potrivire a mărimii; implică mai multe dimensiuni, inclusiv rezistența structurală, siguranța electrică, capacitățile de protecție, proiectarea de disipare a căldurii și adaptabilitatea la mediu. Un proces de selecție rezonabil ar trebui să înceapă de la condițiile de aplicare, să evalueze cuprinzător sarcinile mecanice, cerințele electrice și condițiile de mediu și apoi să combine tipul de material, grosimea foii și nivelul de protecție pentru proiectarea sistemului.

 

Pentru produsele energetice noi, cum ar fi o carcasă de aluminiu pentru un pachet de baterii de 12V LiFePO4, carcasa din aluminiu cu celule primatice, selecția științifică a carcasei poate îmbunătăți în mod eficient fiabilitatea echipamentului, poate reduce costurile de întreținere și poate prelungi durata de viață a întregului sistem.