Analiza procesului de fabricație a carcasei bateriei din aliaj de aluminiu: Cum să alegeți între procesele CNC, turnare sub presiune, table și procese de extrudare?

Odată cu dezvoltarea rapidă a vehiculelor noi de energie, a sistemelor de stocare a energiei, a echipamentelor de comunicație și a produselor electronice industriale, carcasele din aliaj de aluminiu au devenit o componentă importantă a structurilor hardware electronice. Pentru diferite tipuri de baterii de putere și baterii de stocare a energiei, carcasa nu numai că oferă protecție mecanică, ci și trebuie să îndeplinească cerințele de disipare a căldurii, ecranare electromagnetică, impermeabilizare, rezistență la coroziune și ușurință.

 

Aplicațiile obișnuite de pe piață includ carcase de aluminiu pentru bateriile cu litiu EV, carcase de aluminiu pentru bateriile de automobile și carcase de aluminiu pentru pachetele de baterii cu litiu Powerwall utilizate în sistemele de stocare a energiei la domiciliu. Aceste produse au cerințe diferite pentru rezistența structurală, acuratețea dimensională și costul de fabricație al carcasei, făcând alegerea unui proces de fabricație adecvat crucială.

 

Aliajele de aluminiu au avantaje precum greutatea redusă, conductivitate termică excelentă, rezistență puternică la coroziune și prelucrabilitate bună, fiind astfel utilizate pe scară largă în fabricarea carcaselor din aluminiu pentru baterii LFP, carcase pentru baterii de putere și carcase pentru echipamente de control industrial.

 

 

 

În prezent, producția de carcase din aliaj de aluminiu include în principal următoarele patru procese:

Prelucrare CNC de precizie
Îndoirea tablei
Profil din aluminiu extrudat
Turnare sub presiune-înaltă

Diferite procese sunt potrivite pentru diferite structuri de produs, scări de producție și cerințe bugetare.

 

În general vorbind:

Prelucrarea CNC este preferată pentru prototipuri de-loturi mici și produse de-înaltă precizie; șasiurile de dimensiuni mari-sau dulapurile de comandă sunt potrivite pentru procesele de tablă; radiatoarele în formă de bandă lungă-și carcasele controlerului sunt potrivite pentru procesele de extrudare; Produsele de-volum mare cu structuri complexe sunt mai potrivite pentru procesele de turnare sub presiune.

 

 

Prelucrarea CNC este un proces de fabricație substractiv tipic, folosind mașini-unelte CNC pentru a tăia structura dorită dintr-un singur bloc de aluminiu.

Cele mai mari avantaje ale acestui proces sunt:

 

Precizie-dimensională ridicată
Libertate structurală ridicată
Calitate excelentă a suprafeței
Potrivit pentru structuri complexe tri-dimensionale

 

Prelucrarea CNC este frecvent utilizată pentru a produce carcase pentru dispozitive electronice de ultimă generație și sisteme de baterii de înaltă performanță. De exemplu:

Carcasă din aluminiu pentru pachetul de baterii auto LiFePO4
Carcasă din aluminiu pentru pachetul de baterii LiFePO4 pentru mașină cu motor electric
Carcasa instrumentului de testare de precizie
Carcasă controler de automatizare industrială

Materialele comune includ aliajele de aluminiu 6061-T6 și 7075.

 

În timpul procesului de proiectare, trebuie reținut următoarele:

Unghiurile drepte perfecte nu pot fi realizate pentru unghiurile interne; Găurile adânci și cavitățile adânci cresc dificultatea de prelucrare; Operațiile multiple de prindere afectează precizia și cresc costurile.

Prin urmare, prelucrarea CNC este mai potrivită pentru produse cu-valoare-înaltă și proiecte de producție în loturi mici-.

Îndoirea tablei: o soluție economică pentru carcase mari de baterii

Prelucrarea tablei implică în principal tăierea cu laser, ștanțarea și îndoirea pentru fabricarea produselor.

 

Caracteristicile sale includ:

Utilizare ridicată a materialului; Cost redus de mucegai; Potrivit pentru componente structurale mari; Ciclu scurt de producție.

Multe dulapuri de stocare a energiei, dulapuri pentru baterii și sisteme de alimentare de rezervă utilizează structuri din tablă.

 

De exemplu:

Carcasă din aluminiu pentru pachetul de baterii cu plumb acid de înlocuire a motorului
Carcasă din aluminiu pentru pachet de baterii 12V LiFePO4 Carcasă din aluminiu cu celule primatice
(Dulap bateriei de stocare a energiei Carcasa echipamentului industrial de distribuție a energiei)

O atenție deosebită trebuie acordată razei de îndoire, deformării prin sudură și rezistenței conexiunii filetate în timpul proiectării tablei.

Deoarece suprafețele din tablă sunt predispuse la urme de sudură și adâncituri de îndoire, procesele de vopsire sau vopsire cu pulbere sunt de obicei utilizate pentru post{0}}tratament pentru a obține un aspect mai bun.
 

 

Extrudarea aluminiului este un proces de formare a unui profil cu-secțiune transversală continuă prin presarea tijelor de aluminiu încălzite printr-o matriță.

Acest proces este potrivit în special pentru:

 

Carcase de controler
Echipamente de iluminat cu LED
Echipamente de comunicare
Sistem de management al bateriei (BMS)

Pentru produsele care necesită o bună disipare a căldurii, extrudarea poate forma direct aripioare de disipare a căldurii în timpul etapei de proiectare a profilului.

 

Utilizat în prezent pe scară largă în:

Carcasă din aluminiu pentru pachetul de baterii pentru biciclete electrice
Carcasă din aluminiu pentru acumulatori Li-ion pentru biciclete electrice
Carcasă din aluminiu pentru pachetul de baterii LiFePO4 pentru autobuzul electric EV

Tehnologia de extrudare are următoarele avantaje:

Costuri mai mici de mucegai;
Eficiență ridicată a producției;
Efect de anodizare excelent;
Potrivit pentru producția de loturi medii-.

 

Cu toate acestea, limitarea acesteia este că secțiunea transversală-produsului trebuie să fie consecventă; astfel, nu poate produce structuri complexe tri-dimensionale.

 

În plus, după extrudare, profilul trebuie încă tăiat, găurit, filetat și prelucrat parțial CNC; costul acestei prelucrări secundare trebuie, de asemenea, inclus în evaluare.

 

 

Procesul de turnare sub presiune folosește presiune mare pentru a injecta aluminiu topit într-o matriță de oțel pentru a forma bateria.

Avantajele sale principale sunt:

 

Cost unitar redus;
Complexitate structurală ridicată;
Potrivit pentru producția de masă;
Performanță excelentă la apă.

Multe carcase de baterii din vehiculele noi de energie și sistemele de stocare a energiei sunt produse prin procesul de turnare sub presiune.

 

Aplicațiile comune includ:

Carcasă din aluminiu pentru baterie reîncărcabilă Soft Pack LiFePO4
Carcasă din aluminiu pentru baterie primară cu litiu fier LiFeS2
Componente structurale ale modulului bateriei de putere
Carcase pentru echipamente electronice impermeabile în aer liber

Turnarea sub presiune permite turnarea dintr-o singură bucată a nervurilor de armare, a stâlpilor de montaj și a structurilor complexe, reducând semnificativ numărul de piese și etapele de asamblare.

 

Cu toate acestea, datorită conținutului mai mare de siliciu al aliajelor de aluminiu turnat-sub presiune, efectul lor de anodizare nu este, în general, la fel de bun ca cel al materialelor 6061 sau 6063. Prin urmare, acoperirea cu pulbere, electroforeza sau vopsirea sunt mai frecvent utilizate.

 

Pentru proiectele cu cerere anuală care depășește câteva mii de unități, turnarea sub presiune are de obicei un avantaj semnificativ de cost.

 

 

 

În ultimii ani, odată cu creșterea rapidă a piețelor de stocare a energiei și a vehiculelor noi cu energie, tehnologia bateriilor din aluminiu a continuat să se dezvolte.

 

Aplicațiile comune includ:

Carcasă din aluminiu pentru celulele bateriei cu fosfat de fier litiu

Celule prismatice cu litiu (carcasa din aluminiu)

Celule prismatice LFP (carcasa din aluminiu)

Celule prismatice LFP (carcasa din aluminiu)

Baterie prismatică cu litiu (carcasă din aluminiu)

 

În comparație cu soluțiile tradiționale de carcasă din oțel, carcasele din aluminiu oferă:

Greutate mai ușoară;
O mai bună disipare a căldurii;
Adaptabilitate mai mare la densitate de energie;
Rezistență mai bună la coroziune.

Prin urmare, ambalajul din carcasă de aluminiu este utilizat pe scară largă pe piața bateriilor prismatice cu litiu.

 

 

În prezent, un număr mare de baterii de putere și baterii de stocare a energiei de pe piață utilizează structuri de celule prismatice.

Produsele tipice includ:

 

Carcasă din aluminiu pentru baterie cu litiu
Carcasă din aluminiu cu celule Li
Carcasă din aluminiu pentru baterie cu litiu
Carcasă din aluminiu pentru baterie cu litiu
Carcasă din aluminiu cu celule de fier litiu
Celule prismatice Samsung cu carcasă din aluminiu
Carcasa din aluminiu pentru carcasa din aluminiu a bateriei li-ion Samsung

 

Structura pătrată a carcasei din aluminiu nu numai că îmbunătățește utilizarea spațiului, dar îmbunătățește și eficiența asamblarii modulelor și performanța managementului termic, deținând astfel o poziție importantă în noile industrii de vehicule energetice și de stocare a energiei.

 

 

 

Pentru dezvoltatorii de produse și inginerii de achiziții, pot fi luate în considerare următoarele principii:

 

Dacă produsul se află în etapa de verificare R&D, prelucrarea CNC ar trebui să aibă prioritate.

Dacă produsul este un dulap mare sau o carcasă de stocare a energiei, prelucrarea tablei este, de obicei, mai rentabilă-.

Dacă produsul are o structură lungă și îngustă și necesită un design de disipare a căldurii, extrudarea profilului de aluminiu trebuie luată în considerare mai întâi.

Dacă proiectul a intrat în faza de producție în masă și are o structură complexă și cerințe ridicate de protecție, turnarea sub presiune este adesea o alegere mai rezonabilă.

 

Alegerea procesului potrivit poate nu numai să reducă costurile de producție, ci și să îmbunătățească performanța produsului, să scurteze ciclurile de dezvoltare și să sporească competitivitatea pe piață.