Analiza industriei componentelor structurale pentru baterii cu litiu-ion: materiale cheie și tendințe de producție în bateriile de putere

 

Componentele structurale ale bateriei de alimentare sunt părți cheie ale sistemelor de baterii cu litiu-ion, în primul rând responsabile pentru furnizarea de suport mecanic, etanșare, conducție curentă și protecție de siguranță pentru celulele bateriei. În linii mari, componentele structurale ale bateriei de alimentare includ capace superioare ale celulei, carcase din oțel sau aluminiu, conectori pentru baterie și conectori flexibili; definite restrâns, ele se referă în principal la carcasele celulelor și la ansamblurile capacului superior al bateriei, cum ar fi placa de acoperire a bateriei de alimentare și capacul superior al bateriei cu litiu.

 

În structura bateriei, componentele structurale nu oferă doar protecție fizică, ci afectează direct performanța de etanșare, capacitățile de gestionare termică și fiabilitatea sistemului de baterie. Odată cu dezvoltarea rapidă a noilor vehicule energetice și a sistemelor de stocare a energiei, importanța componentelor structurale este în continuă creștere, în special în sistemele de baterii cu energie standard de-energie-densitate mare și de{3}}siguranță-înaltă, în care plăcile de acoperire a bateriilor cu litiu-ion au devenit una dintre componentele de bază în proiectarea bateriilor.

 

 

 

Pe baza diferitelor tehnologii de ambalare a bateriilor de putere, există în prezent trei forme structurale principale ale bateriilor pe piață: baterii prismatice, baterii cilindrice și baterii de pungă. Diferite forme de ambalare corespund diferitelor sisteme de componente structurale.

 

Bateriile cilindrice și prismatice sunt denumite în mod obișnuit baterii cu carcasă tare-, a căror structură constă în principal dintr-o carcasă și un capac. Bateriile prismatice folosesc de obicei o carcasă din aliaj de aluminiu, combinată cu componente structurale, cum ar fi un capac de baterie prismatic cu litiu sau un capac superior pentru celulele bateriei prismatice pentru a realiza etanșarea și conexiunea curentă.

 

În schimb, bateriile cu pungă folosesc folie de aluminiu-plastic ca material de ambalare, rezultând o formă structurală semnificativ diferită de bateriile cu carcasă tare. Cu toate acestea, în noile vehicule cu energie și în aplicațiile de stocare a energiei, bateriile prismatice cu carcasă rigidă-răman soluția principală datorită siguranței lor ridicate și stabilității structurale, ceea ce duce la creșterea continuă a cererii de pe piață pentru capacele de baterii din aluminiu și componentele de acoperire aferente.

 

 

 

Dintr-o perspectivă a industriei, componentele structurale ale bateriei de putere posedă atât caracteristicile „prelucrarii materialelor în vrac”, cât și „producției de precizie”.

 

În ceea ce privește structura costurilor, costurile materiilor prime reprezintă de obicei mai mult de 50% din costul total al componentelor structurale. Componentele structurale ale bateriei cu carcasă-prismatică din aluminiu folosesc în principal aliajul de aluminiu ca material principal, în timp ce implică și materiale auxiliare, cum ar fi cuprul, oțelul și materialele plastice tehnice. De exemplu, în structurile capacului superior al bateriei, plăcile de acoperire obișnuite din aluminiu pentru baterii trebuie să echilibreze rezistența, conductivitatea și rezistența la coroziune.

 

Pentru unele componente-conductoare de curent, structurile compozite din cupru-aluminiu sunt, de asemenea, necesare pentru a echilibra conductivitatea și controlul greutății. De exemplu, structurile de plăci bimetale bimetale de cupru și aluminiu sunt utilizate în componentele de conectare curente în unele sisteme de baterii.

 

În ceea ce privește producția, producția de componente structurale pentru baterii de putere este un proces tipic de producție de precizie. Carcasa este de obicei produsă folosind procese de ștanțare și de întindere multiple, în timp ce ansamblul capacului superior implică procese multiple, cum ar fi ștanțarea, sudarea cu laser, turnarea prin injecție și asamblarea de precizie. Odată cu creșterea nivelului de automatizare din industrie, producția de componente structurale se îndreaptă treptat către linii de producție flexibile și echipamente extrem de automatizate pentru a satisface cerințele producției la scară mare,-de înaltă{3}}consecvență.

 

 

Bateriile de energie nouă pentru vehicule constau de obicei din sute sau chiar mii de celule; prin urmare, consistența celulelor este crucială pentru performanța întregului modul de baterie și a pachetului de baterii. În acest mediu de aplicare, precizia de fabricație și stabilitatea calității componentelor structurale trebuie să atingă standarde extrem de înalte.

 

Fabricarea bateriilor de calitate-auto necesită, de obicei, controlul ratei defectelor la nivel PPM, ceea ce impune cerințe stricte privind precizia dimensională, calitatea sudurii și fiabilitatea de etanșare a componentelor structurale. De exemplu, la bateriile prismatice, calitatea sudurii și a etanșării dintre baldachinul bateriei cu litiu prismatic și carcasa celulei afectează în mod direct etanșeitatea la aer și durata de viață a bateriei.

 

În plus, în timpul asamblarii modulului, structura capacului superior trebuie să ofere și funcții de conexiune curentă și protecție de siguranță; prin urmare, componentele structurale, cum ar fi capacul din aluminiu al cutiei bateriei, trebuie să aibă o rezistență mecanică și rezistență la căldură excelente.

 

 

În ultimii ani, odată cu dezvoltarea rapidă a industriei vehiculelor cu energie nouă, costul bateriilor de putere a continuat să scadă. Reducerea costurilor în sistemele de baterii vine în principal din trei aspecte: producție pe scară largă-, progrese tehnologice și optimizarea costurilor materialelor.

 

În structura costului celulei, costurile componentelor structurale reprezintă de obicei aproximativ 8% din costul celulei. Deși prețurile materiilor prime (cum ar fi aluminiul, cuprul și oțelul) nu au scăzut semnificativ, costul total al componentelor structurale arată încă o tendință de scădere prin producție automată, utilizare îmbunătățită a materialelor și eficiență optimizată a producției.

 

De exemplu, optimizarea designului materialului poate îmbunătăți semnificativ utilizarea aluminiului, reducând astfel costurile unitare ale produsului. În sistemele de ambalare a bateriei, eficiența îmbunătățită a producției a plăcii de acoperire a bateriei și a componentelor capacului superior aferente este un factor cheie care conduce la reducerea costurilor în industria componentelor structurale.

 

 

În structurile de baterii cu carcasă rigidă-, componenta capacului superior este cea mai avansată parte tehnologic. Capacul superior nu numai că etanșează celula bateriei, ci și integrează mai multe module funcționale cheie.

 

În primul rând, asigură etanșarea și fixarea. După ce pila bateriei este asamblată, capacul superior este sudat cu laser-pe carcasa de aluminiu, formând o structură complet etanșă. Componentele precum Anexa bateriei cu litiu Prismatic joacă acest rol în proiectarea lor structurală.

 

În al doilea rând, asigură conducerea curentului. Terminalele din capacul superior sunt sudate la urechile celulei bateriei prin urechi de conectare, permițând conducția curentului în interiorul celulei bateriei și conectarea la bara de colectare la nivelul modulului.

 

În plus, capacul superior integrează mai multe structuri de protecție de siguranță. De exemplu, plăcile antiexplozive-și plăcile răsturnate-poate reduce presiunea sau întrerupe curentul atunci când presiunea internă a bateriei crește în mod anormal, reducând astfel riscul de evaporare termică a bateriei. În unele modele, ansamblul capacului superior se mai numește și set de acoperire de siguranță LFP, utilizat ca structură de protecție de siguranță în sistemele de baterii cu litiu fier fosfat.

 

 

În comparație cu ansamblul capacului superior, procesul de fabricație al carcasei bateriei este relativ simplu, utilizând în general un proces de întindere continuă pentru a produce structuri de carcasă din aluminiu. Cu toate acestea, pe măsură ce densitatea energiei bateriei continuă să crească, cerințele pentru performanța materialului de carcasă devin, de asemenea, din ce în ce mai stricte.

 

În prezent, industria optimizează formulările de materiale din aliaj de aluminiu pentru a îmbunătăți rezistența, tenacitatea și rezistența la coroziune prin stres a carcasei. Simultan, unele modele mută structura antiexplozie-de la capacul superior la locația carcasei pentru a spori și mai mult siguranța sistemului de baterii.

 

Odată cu extinderea continuă a noilor industrii de vehicule energetice și de stocare a energiei, componentele structurale ale bateriei vor continua să fie îmbunătățite în ceea ce privește performanța materialului, designul structural și procesele de fabricație, iar componentele structurale cheie, cum ar fi plăcile de acoperire a bateriilor cu litiu-ion, vor juca un rol din ce în ce mai important în sistemul de siguranță al bateriei.

 

 

 

Suntem specializați în cercetarea, dezvoltarea și producția de componente structurale pentru baterii de energie noi. Produsele noastre acoperă o gamă largă de capace superioare pentru baterii de putere și soluții de componente structurale, inclusiv plăci de acoperire pentru baterii de putere, capace de baterii prismatice cu litiu, capace superioare pentru celulele bateriei prismatice și capace de baterii din aluminiu. Folosind procesele de ștanțare de precizie mature, sudare cu laser și procese automate de asamblare, putem oferi o fiabilitate ridicată.Plăci de acoperire pentru baterii cu litiu-ionși componente structurale personalizate pentru vehicule cu energie noi, unelte electrice și sisteme de stocare a energiei, ajutând clienții să realizeze proiecte de sisteme de baterii mai sigure și mai eficiente.