Analiza industriei componentelor structurale pentru baterii cu litiu-ion: tendințe de dezvoltare a tehnologiilor de ambalare a carcasei din aluminiu, a celulei în pungă și a bateriilor de putere

Odată cu creșterea rapidă a noului vehicul energetic, a sistemului de stocare a energiei, a vehiculelor electrice cu două-roți și a piețelor de energie de rezervă industriale, componentele structurale ale bateriilor cu litiu au devenit o parte indispensabilă și crucială a lanțului industriei bateriilor de putere. Fiind componente vitale de protecție mecanică și conexiune electrică ale sistemului de baterii, componentele structurale afectează direct performanța de siguranță a bateriei, performanța de etanșare, durata de viață și eficiența utilizării energiei.

 

Componentele structurale ale bateriei cu litiu includ în mod obișnuit carcasa celulei, ansamblul capacului superior, terminale, urechi de conectare, conectori flexibili și materiale de încapsulare a bateriei. Printre acestea, componentele structurale ale carcasei din aluminiu sunt una dintre cele mai utilizate soluții în domeniul actual al bateriilor de putere, aplicată pe scară largă în carcasa de aluminiu pentru pachetele de baterii cu litiu EV, sistemele de stocare a energiei și modulele de baterii de alimentare noi pentru vehicule cu energie.
 

 

 

Componentele structurale ale bateriei cu litiu se referă la piese metalice sau din material compozit utilizate pentru a proteja celula, pentru a permite conducerea curentului, pentru a oferi suport mecanic și pentru a oferi protecție de siguranță.

 

Pe baza formei de ambalare, bateriile cu litiu obișnuite sunt în prezent împărțite în trei tipuri principale: baterii prismatice, baterii cilindrice și baterii de pungă.

 

Bateriile pătrate și cilindrice folosesc în mod obișnuit o carcasă din metal dur, cu structura lor centrală constând din carcasa bateriei și o placă de acoperire. Pe de altă parte, bateriile cu pungă folosesc o structură de încapsulare a foliei de aluminiu-plastic pentru a obține un design mai ușor.

 

Pentru sistemele de stocare a energiei la scară mare-, utilizarea unei carcase de aluminiu pentru pachetele de baterii cu litiu Powerwall îmbunătățește efectiv rezistența mecanică și adaptabilitatea la mediu a pachetului de baterii, găsind astfel o aplicație pe scară largă în stocarea energiei rezidențiale și comerciale.

 

 

Bateriile de putere stochează o cantitate mare de energie electrică. Când au loc supraîncărcări, scurtcircuite sau evadare termică, presiunea internă a celulei crește rapid.

 

Componentele structurale nu numai că securizează celulele, ci îndeplinesc și următoarele funcții cheie:

 

Conducerea curentului
Sigilarea celulelor
Eliberarea presiunii
Protecție la scurtcircuit
Protecție împotriva coroziunii
Suport mecanic

 

În special în sistemele de baterii de înaltă tensiune și platformele vehiculelor cu energie noi, precizia de proiectare a componentelor structurale afectează direct performanța generală a siguranței vehiculului.

 

Pentru sistemele de alimentare care utilizează carcasa din aluminiu pentru bateriile auto, componentele structurale trebuie să îndeplinească simultan mai multe cerințe, inclusiv rezistență ridicată, greutate redusă și rezistență la coroziune.
 

 

 

Pe piața bateriilor prismatice, carcasele din aluminiu au devenit alegerea mainstream.

 

Materialele din aluminiu sunt ușoare, au o conductivitate termică excelentă și sunt ușor de prelucrat, îndeplinind cerințele duble de densitate mare de energie și design ușor pentru bateriile de putere.

 

Bateriile moderne de putere adoptă pe scară largă soluția de carcasă din aluminiu pentru celulele prismatice cu litiu, formând o structură completă a carcasei prin procese de embotire adâncă, ștanțare și sudare de precizie.

 

Pentru noile sectoare de autobuze energetice și de vehicule comerciale, carcasele din aluminiu pentru bateriile LiFePO4 pentru autobuzele electrice EV au devenit o direcție importantă de aplicare, cu structura lor de înaltă-rezistență capabilă să reziste la vibrații-de lungă durată și la condiții complexe de operare.

 

Între timp, domeniul bateriilor de stocare a energiei adoptă, de asemenea, din ce în ce mai mult carcase de aluminiu pentru celulele bateriilor cu fosfat de fier litiu, pentru a îmbunătăți siguranța și fiabilitatea generală a sistemelor de baterii cu fosfat de fier litiu.

 

 

Într-o structură de baterie hard-, capacul este de obicei partea cea mai avansată din punct de vedere tehnologic.

Un ansamblu complet al capacului bateriei include de obicei:

 

Terminale
Supapă antideflagrant{0}
Supapă de siguranță
Dispozitiv de întrerupere a curentului
Componente de izolare

 

Când presiunea internă a bateriei crește în mod anormal, structura anti-explozie-poate elibera presiunea în timp, reducând riscul de evadare termică.

 

Bornele sunt responsabile de transmisia curentului, asigurând o conexiune stabilă între celulă și circuitul extern.

În proiectarea carcaselor mari din aluminiu pentru baterii LFP, etanșeitatea la aer și calitatea sudării capacului determină adesea durata de viață a întregii celule.

 

 

Producția de carcase din aluminiu pentru baterii cu litiu aparține domeniului tipic al prelucrării de precizie a metalelor.

Procesele comune includ:

 

Ștanțare de precizie
Deep draw
Sudarea cu laser
Prelucrare CNC de precizie
Tratarea suprafeței

Tehnologia de embotire adâncă determină în mod direct acuratețea dimensională și consistența carcasei.

 

Pentru produsele cu carcasă din aluminiu cu celule prismatice LFP, toleranțele dimensionale sunt de obicei controlate într-un interval foarte mic pentru a asigura stabilitatea asamblarii automate ulterioare.

 

Odată cu îmbunătățirea nivelurilor de producție automatizate, liniile moderne de producție a componentelor structurale au adoptat pe scară largă sisteme inteligente de inspecție pentru a obține o producție de înaltă{0}}consecvență.
 

 

 

Spre deosebire de bateriile hard-shell, bateriile moi-pachete utilizează o peliculă de aluminiu-plastic pentru încapsulare.

 

Folia de aluminiu-plastic este de obicei compusă dintr-un strat de nailon, un strat de folie de aluminiu și un strat de polipropilenă, oferind proprietăți bune de barieră și flexibilitate.

 

Cele mai mari avantaje ale bateriilor moi-pack sunt:

Ușoare, densitate mare de energie, design flexibil și performanță bună de siguranță.

Prin urmare, sunt utilizate pe scară largă în electronice de larg consum, în stocarea de energie-de ultimă generație și în unele domenii noi de vehicule energetice.

 

Pentru unele aplicații ușoare, cum ar fi produsele legate de carcasă din aluminiu pentru baterii reîncărcabile LiFePO4 soft-pack, alegerea dintre soluțiile soft-pack și din aluminiu-se bazează adesea pe cerințe specifice.

 

 

Bateriile pătrate oferă avantaje precum structura compactă, eficiența ridicată a pachetului și utilizarea ridicată a spațiului, făcându-le abordarea principală pe piața actuală a vehiculelor cu energie nouă.

 

Bateriile cilindrice au procese de fabricație mature, consistență ridicată și sunt potrivite pentru producția automată{0}}la scară largă. Multe celule prismatice Samsung cu carcasă din aluminiu și sisteme de baterii cilindrice adoptă metode standardizate de fabricație pentru a asigura stabilitatea produsului.

 

Bateriile tip pungă oferă o densitate de energie mai mare și o greutate mai mică, dar procesul lor de fabricație este mai complex și necesită materiale de ambalare de-mai bună calitate.

 

Din perspectiva dezvoltării pieței, aceste trei rute tehnologice vor coexista pentru o perioadă considerabilă, formând layout-uri diferențiate pe baza diferitelor scenarii de aplicare.

 

 

Odată cu creșterea continuă a noilor vehicule cu energie, a sistemelor de stocare a energiei și a echipamentelor inteligente de transport, componentele structurale ale bateriei cu litiu-ion se dezvoltă în următoarele direcții:

 

Aplicarea de materiale din aliaj de aluminiu{0}}mai rezistente

Design structural mai ușor

Niveluri mai înalte de producție automatizată

Control mai ridicat al-coerenței dimensionale

Design superior de protecție de siguranță

Utilizare mai mare a materialului

 

În viitor, fie că este vorba de carcasa de aluminiu pentru acumulatorul auto LiFePO4, carcasa de aluminiu pentru acumulatorul de biciclete electrice sau carcasa din aluminiu a bateriei prismatice cu litiu utilizată în sistemele de stocare a energiei la scară mare-, toate vor continua să se actualizeze către o precizie mai mare, fiabilitate mai mare și costuri mai mici.

 

 

Deși componentele structurale ale bateriei cu litiu-ion nu reprezintă cea mai mare proporție din costul bateriei, ele sunt componente fundamentale esențiale care determină siguranța, stabilitatea și durata de viață a bateriei. Dincarcasă din aluminiu pentru baterii-litiula modulele de baterii de putere la scară mare-, de la sisteme de stocare a energiei la vehicule electrice, dezvoltarea tehnologiei componentelor structurale a progresat întotdeauna în tandem cu modernizarea noii industriei energetice. Cu progresele continue în procesele de fabricație și inovarea constantă în tehnologia materialelor, componentele structurale-de înaltă performanță din carcasă din aluminiu vor juca un rol și mai important în viitorul lanț al noului industrie energetică.