Истраживање и примена контроле херметичности кућишта батерија од легуре алуминијума

 

Кућишта за батерије од алуминијумске легуре{0}}заварена су кључна компонента ћелија за напајање за нова енергетска возила. Њихова непропусност директно утиче на безбедност и стабилност целог система. Контрола херметичности је кључна технологија, посебно код литијум{3}}јонских батерија које користе системе за хлађење течностима. Анализом структуре течног хлађења, процеса монтаже и параметара заваривања, овај рад предлаже мере побољшања из перспективе екструдабилности материјала и оптимизације процеса заваривања, ефективно повећавајући непропусност и конзистентност кућишта од алуминијумске легуре у производњи литијум{5}}јонских батерија.

 

 

 

Са брзим развојем нових енергетских возила и система за складиштење енергије, потражња за литијум{0}}јонским батеријама, Лифепо4 енергетским ћелијама и системима за складиштење соларне енергије (литијумски акумулатори) наставља да расте у секторима електричне енергије и складиштења енергије. Да би се постигла мала тежина возила и побољшан домет, кућишта батерија од легуре алуминијума (Баттери Енцлосурес) се широко користе у производњи литијумских батерија и комплета батерија због њиховог одличног односа снаге-према{4}}тежини и отпорности на корозију.

 

У поређењу са конструкцијама од ливеног алуминијума, кућишта од завареног алуминијума нуде предности као што су ниски трошкови развоја калупа, висока структурна флексибилност и супериорно одвођење топлоте. Међутим, током процеса вишекомпонентног-састављања и заваривања лако може доћи до слабе херметичности, омогућавајући продирање расхладне течности или влаге, што утиче на перформансе и животни век ћелије литијум{2}}јонске батерије. Лоша контрола херметичности може не само да изазове кварове система као што су кратки спојеви и корозија, већ и да утиче на безбедан рад батерије за литијум{4}}јонске системе за складиштење енергије. Због тога је контрола херметичности кућишта од легуре алуминијума постала критично питање у производњи литијум{6}}јонских батерија за возила са новом енергијом и соларне кућне системе.

 

 

Пакети батерија за напајање првенствено користе ваздушно и течно хлађење за одвођење топлоте. Иако је течно хлађење структурално сложено, оно нуди одличну топлотну проводљивост и контролу температуре, што га чини опцијом за општу употребу. Кућишта од легуре алуминијума хлађена течношћу- обично су заварена заједно од више алуминијумских плоча и састоје се од горњег поклопца, доње шкољке и канала за хлађење.

 

У производима као што су литијум суперпак батерије и литијум{0}}јонске батерије за соларне производе, захтеви за непропусност канала за течно хлађење су много већи од захтева за кућиште. Тестирање захтева наменску опрему за испитивање непропусности, где се компримовани ваздух убризгава под стандардним условима температуре и притиска, а перформансе заптивања се процењују методом пада притиска. Лоша херметичност често доводи до цурења, корозије и кратких спојева у систему за хлађење течности, што представља претњу по поузданост целог система литијум соларне батерије.

 

Примарни процеси производње завареног кућишта алуминијумског лима обухватају: ливење алуминијумских ингота, екструзију лимова, тестерисање, машинску обраду, електролучно заваривање и заваривање трењем, испитивање непропусности и монтажу. Квалитет обраде основне плоче за течно хлађење директно одређује безбедност и издржљивост целог литијум{1}}јонског пакета батерија.

 

 

Анализа неисправних узорака лежишта батерије открила је да су дефекти непропусности првенствено концентрисани у завареним спојевима и шупљини основне плоче. Отприлике 83% цурења ваздуха је узроковано лошим завареним спојевима, укључујући проблеме као што су -централна порозност на крају лука и прогоревање-; приближно 16% је узроковано пуцањем и деламинацијом у шупљини плоче.

 

Главни узроци ових недостатака укључују:

Неправилна екструзија плоче, што резултира лошим квалитетом завара;

Неправилно усклађивање струје заваривања и брзине, што доводи до непотпуне фузије;

Недовољно стезање основне плоче, што доводи до деформације узроковане скупљањем заваривања;

Недовољна чврстоћа бочних зидова канала за проток плоча, што доводи до пукотина узрокованих напрезањем заваривања.

 

Ови проблеми не утичу само на структурни интегритет кутије, већ могу да доведу и до цурења расхладне течности, угрожавајући дугорочну{0}}оперативну стабилност литијум-јонске батерије за соларни енергетски систем.

 

 

(1) Оптимизација материјала и процеса екструзије

Да бисмо побољшали квалитет заваривања лимова, требало би да почнемо са структуром матрице за екструзију и параметрима процеса:

 

Одговарајуће подебљајте горњу матрицу и смањите пречник отвора за скретање да бисте повећали запремину коморе за заваривање и побољшали хидростатички притисак.

Подесите температуру и брзину екструзије (нпр. од 475 степени до 440 степени и од 3 м/с до 2,4 м/с);

Изаберите екструдер веће тонаже (нпр. од 2800Т до 4000Т) да бисте повећали силу екструзије и густину материјала.

 

Ове мере ефикасно побољшавају заварљивост материјала и обезбеђују стабилнији квалитет основног материјала за накнадно заваривање.

 

(2) Процес заваривања и контрола деформације

Да би се решили проблеми деформације заваривања и цурења ваздуха, предузимају се следеће мере:

 

Подесите различите струје, напоне и брзине заваривања према дебљини плоче и захтевима заваривања;

Додајте стезне елементе да спречите савијање и померање доње плоче.

Прецизно контролишите унос топлоте како бисте осигурали да је завар потпуно спојен и да је површина глатка.

Извршите 100% тестирање херметичности на кутији заварене литијумске батерије како бисте осигурали да нема цурења.

 

Након побољшања, степен квалификације херметичности готове кутије је повећан са оригиналних 55% на више од 90%, што испуњава стандарде примене литијумских-јонских батерија високих перформанси и литијумских батерија система за складиштење соларне енергије.

 

 

 

Непропусност кутије за батерије од легуре алуминијума је директно повезана са безбедношћу, животном дозом и прилагодљивошћу литијумских батерија и система Повер Баттери Целл на животну средину. Кроз систематску оптимизацију процеса екструзије плоча, дизајна матрице и параметара заваривања, проблем херметичности кутије за хлађење течности може се ефикасно решити, а конзистентност и поузданост производа могу се побољшати.

 

Овај резултат истраживања је од велике референтне вредности за произвођаче батерија за литијум{0}}јонске системе за складиштење енергије, литијум-јонске батерије соларног кућног система и литијум{2}}јонске батерије. У будућности, као обим примене литијум соларних батерија иЛифепо4 енергетске ћелијенаставља да се шири, висока-непропусност и висока-поузданост производна технологија кутија за батерије од легуре алуминијума постаће кључна карика контроле квалитета у ланцу нове енергетске индустрије.