1 „Square Shell“ akumuliatoriaus elementų konstrukcinių komponentų apžvalga
„Square Shell“ akumuliatoriaus elementų konstrukciniai komponentai vaidina lemiamą vaidmenį ličio baterijose. Tai daugiausia vaidina vaidmenį perduodant energiją, nešiojant elektrolitą, saugo saugumą, fiksavimą ir palaikymą baterijas bei dekoratyvinę išvaizdą. Tai daro tiesioginį poveikį ličio baterijų saugai, sandarinimui ir energijos efektyvumui.
Remiantis atitinkamais duomenimis, atsižvelgiant į rinkos dalį, 2024 m. Kinijos ličio akumuliatoriaus struktūrinių komponentų rinkos dydis sieks 52,6 milijardo juanių, ty per metus padidės 86. 2%. Tarp jų kvadratinių akumuliatorių konstrukciniai komponentai ilgą laiką užima pagrindinę struktūrinių komponentų rinkos dalį, sudarančią 90,7%, o cilindrinės akumuliatoriaus struktūriniai komponentai sudaro tik 9,3%. Tai daugiausia lemia sparčiai plėtojant naują Kinijos energetinių transporto priemonių rinką, turinčią stiprią paramą iš nacionalinės politikos, todėl žymiai padidėjo gamybos pajėgumai ir akumuliatorių skaičius kiekvienoje „Power Battery Enterprises“ užsakyme. Kvadratinės baterijos geriau tinka šiam didelio masto gamybos poreikiui.
Kvadrato apvalkalo akumuliatorių elementų struktūrinius komponentus paprastai sudaro apvalkalas ir dangtelio plokštė. Korpuso gamyba yra gana paprasta, daugiausia naudojant nuolatinę tempimo technologiją, paprastai naudojant plieno ar aliuminio apvalkalus, turinčią didelį konstrukcinį stiprumą ir stiprią galimybę atlaikyti mechanines apkrovas. Dangtelio plokštės gamybos proceso sudėtingumas paprastai yra daug didesnis nei apvalkalo, o pagrindinės jo funkcijos apima fiksavimo/sandarinimo funkciją, srovės laidumo funkciją, slėgio mažinimo funkciją, saugiklių apsaugos funkciją ir elektros korozijos funkcijos mažinimą. Pvz., Lazeriu suvirinant viršutinį dangtelį iki aliuminio apvalkalo, apvyniojant ir pritvirtinant plikas akumuliatoriaus elementus bei pasiekiant sandarinimo efektą; Viršutinis dangtelio stulpas, adapterio gabalas ir akumuliatoriaus elemento ausis yra suvirinami, kad būtų užtikrintas akumuliatoriaus elementų įkrovimo ir iškrovimo srovės laidumas; Kai baterija patiria anomaliją ir padidėja vidinis oro slėgis, viršutinio dangtelio viršutiniame dangteliuose atsparaus sprogimo vožtuvas bus atidarytas, kad būtų išlaisvintas slėgis ir sumažinta sprogimo rizika.
„Square Shell“ akumuliatoriaus elementų konstrukciniai komponentai vaidina nepakeičiamą ir svarbų vaidmenį ličio baterijose, o jų rinkos perspektyvos tampa vis platesnės kuriant naujas energetines transporto priemones ir energijos kaupimo rinkas.
2 struktūrinių komponentų tipai ir funkcijos
(1) apvalkalas
Korpusas, kaip svarbus kvadratinio apvalkalo akumuliatoriaus ląstelių struktūros komponentas, vaidina lemiamą vaidmenį nustatant, apsaugant, sandarinant ir išsklaidant šilumą. Korpusas yra kliūtis tarp aktyvių medžiagų akumuliatoriaus elemento viduje ir išorinės aplinkos per visą jo gyvavimo ciklą, pritvirtindamas vidinę elektrocheminę sistemą ir užtikrinant stabilią akumuliatoriaus elemento struktūrą įvairiose aplinkose. Kalbant apie apsaugą, apvalkalas gali atlaikyti tam tikras mechanines apkrovas, kad išoriniai smūgiai nepažeis akumuliatoriaus elementų. Antspaudo funkcija užtikrina, kad elektrolitas nenuiltų ir palaiko įprastą akumuliatoriaus veikiančią būseną. Tuo pačiu metu apvalkalas taip pat gali padėti išsklaidyti šilumą, išsklaidyti šilumą, sukuriamą akumuliatoriaus veikimo metu, ir pagerinti akumuliatoriaus saugumą ir aptarnavimą.
Korpuso gamybos procesas daugiausia apima žaliavų pjaustymą, tikslų nuolatinį gilų piešimą, pjaustymą, valymą, džiovinimą ir bandymus. Tarp jų tiksli nuolatinė tempimo technologija yra sunkumų gaminant apvalkalą. Šiame procese būtina užtikrinti sienos storio vienodumą ir užkirsti kelią lūžiams. Palyginti su įprastu vienkartiniu štampavimo formavimu, tikslus nuolatinis tempimas yra sunkesnis, o pagrindinės kliūtys yra formose ir tempimo įrangoje. Aukštos kokybės formos ir patobulinta tempimo įranga gali užtikrinti apvalkalo matmenų tikslumą ir našumo stabilumą.
(2) Dangčio plokštė
Dangtelio plokštė vaidina lemiamą vaidmenį kvadratinių apvalkalo akumuliatorių elementų konstrukciniuose komponentuose, tokiose kaip jungtis, izoliacija, sandarinimas ir sprogimo prevencija.
Plieninis dangtelis yra dangtelio plokštės viršuje ir turi didelę stiprumą. Jis nėra lengvai deformuotas, kai jis veikia išorines jėgas, ir vaidina svarbų vaidmenį apsaugant sprogimui atsparų aliuminio lakštą. Tai taip pat yra pakuotės jungties tarp baterijų komponentas. Antspaudo žiedas yra prie viršutinio dangtelio plokštės krašto krašto, išskiriantis metalines dalis kompozicinio dangtelio viduje nuo akumuliatoriaus plieno apvalkalo, užtikrinant izoliaciją, kad būtų išvengta akumuliatoriaus vidinių trumpų jungčių, ir taip pat tarnauja kaip sandariklis, kai akumuliatorius uždaromas. Sprogimo įrodymai komponentai daugiausia naudojami išjungimo ir slėgio mažinimui, jei akumuliatoriaus perkrova yra išvengti, kad būtų išvengta sprogimų, kuriuos sukelia didelis vidinis akumuliatoriaus slėgis. Juos sudaro izoliaciniai žiedai, sprogimui atsparūs aliuminio lakštai ir jungiantys aliuminio lakštai. Tarp jų sprogimui atspari aliuminio lapas yra dangtelio plokštės viduryje ir yra pagrindinis komponentas, nustatantis kritinį slėgį grandinės atjungimui ir išleidimui. Kai vidinis akumuliatoriaus slėgis pasiekia tam tikrą vertę, jis automatiškai sprogsta ir išskiria slėgį, užtikrindamas akumuliatoriaus naudojimo saugumą; Jungiamasis aliuminio lapas yra dangtelio plokštės apačioje ir yra sujungtas su sprogimu atspariu aliuminio lakštu per lazerinį suvirinimą. Kai baterija yra pavojinga, ji atjungta nuo sprogimo atsparaus aliuminio lapo; Izoliacijos žiedas yra jungtyje tarp aliuminio lapo ir sprogimui atsparaus aliuminio lakšto, vaidinančio vaidmenį izoliuotame ir izoliacijoje.
Dengimo plokštelių gamybos procesas yra sudėtingesnis nei apvalkalų, daugiausia apima štampavimo ir įpurškimo liejimą, komponentų patikrinimą, klijų dengimą, asfalto panardinimą, kraštų formavimą, suvirinimą, komponentų suvirinimą, suvirinimą, gatavą produkto rinkinį, patikrinimą ir sandėliavimą. Testavimo procesas apima sprogimą atsparaus slėgio bandymus, helio sandarinimo bandymą, vidinį pasipriešinimo bandymą ir varžos bandymus. Sunkiesnės gamybos proceso jungtys yra štampavimas ir suvirinimas, įskaitant plieninio dangtelio antspaudą, sprogimui atsparią aliuminio lakštų štampą, aliuminio lakštų štampą, sandarinimo žiedo štampą, izoliacijos žiedų štampą, trinties suvirinimą montuojant pole, lazerio suvirinimo metu surinkimo metu ir kt.
(3) akumuliatoriaus modulio jungties gabalas
Akumuliatoriaus modulio saitas vaidina svarbų jungiamąjį vaidmenį „Power Battery“ modulyje. Dažniausiai naudojamas daugiasluoksnių kompozicinių medžiagų metodas, kai vienas medžiagos sluoksnis yra jungiamasis sluoksnis tarp jungties ir stulpo, kad būtų užtikrintas suvirinimo našumas. Sukant kelis medžiagų sluoksnius, galima užtikrinti jungiamojo gabalo laidumą. Prijungimo plokštės substratas apdorojamas ir suformuotas sukraunant kelis folijos sluoksnius, kurie gali sudaryti lanksčią plotą, kad kompensuotų poslinkį, kurį sukelia energijos akumuliatoriaus šerdies išplėtimas ir sumažinti poveikį mažo stiprumo sąsajai. Galios akumuliatoriaus modulių jungtys paprastai yra stačiakampiai, trapecijos, trikampio formos, platformos formos ir kt. Jungiamojo paviršiaus įklijavimas yra įklijuotas 0. 1 stori nikelio padengta vario folija. Suvirinimo metu paviršius yra linkęs į oksidaciją ir spalvos pasikeitimą aukštoje temperatūroje, o poliravimas ir valymas reikalingas nepažeidžiant produkto paviršiaus dangos.
3 Dizaino atvejo analizė
(1) Naujo sprogimo įrodymo vožtuvo projektavimas
Naujo tipo kvadratiniame apvalkalo akumuliatoriaus elementų konstrukcijoje sprogimui atspari vožtuvas yra priešingoje teigiamų ir neigiamų polių pusėje ir nukreiptas į žemę, o tai suteikia daug pranašumų. Pirma, per šį išdėstymą nereikia rezervuoti sprogimui atsparios erdvės viršutinėje akumuliatoriaus elemento dalyje, labai išsaugodamas vidinę akumuliatoriaus elementų korpuso erdvę. Remiantis atitinkamais tyrimų duomenimis, šis dizainas gali padidinti tūrinį energijos tankį. Antra, praktiškai, jei produktas praranda kontrolę dėl aukštos temperatūros, sprogimui atsparaus vožtuvo sprogimas nepadaro žalos vairuotojo kabinos ir salono personalui, veiksmingai pašalinant asmeninius pavojus.
Pavyzdžiui, praktiškai pritaikant naujas energetines transporto priemones, šis naujo tipo kvadratinių apvalkalo akumuliatorių elementų struktūra gali suteikti didesnes saugos garantijas vairuotojams ir keleiviams.
(2) Integruotas dizainas
Kai kuriais atvejais, kai kvadratinių apvalkalo akumuliatorių ląstelių konstrukcijų gamybos metodai, skystos aušinamos plokštelės, magistralės ir mėginių ėmimo diržai yra suprojektuoti integruotai. Šis dizainas turi didelių pranašumų. Viena vertus, skystos atvėsintos plokštelės gali greitai sumažinti akumuliatoriaus elementų temperatūrą, užtikrinant, kad jos veiktų tinkamoje temperatūros diapazone, taip pagerindamos jų našumą ir aptarnavimo laiką. Pavyzdžiui, atliekant faktinius bandymus, kvadratinės apvalkalo ląstelės, naudojant integruotas skystas aušinamas plokšteles, gali sumažinti jų temperatūrą, palyginti su tradiciniais dizainais, vykdant nuolatinį didelę apkrovą. Kita vertus, integruotas dizainas sumažina komponentų skaičių, supaprastina diegimo procesus ir pagerina gamybos efektyvumą. Tuo tarpu integruotas dizainas taip pat gali sumažinti bendrąsias išlaidas ir padidinti produktų rinkos konkurencingumą.
(3) Pilnos stulpo ausies mazgo struktūra
Kortelės spyruoklės dizainas pilno stulpo ausies kvadrato apvalkalo akumuliatoriaus elementų konstrukcijoje yra unikali ir išradinga. Kortelės spyruoklę sudaro pirmoji plokščia plokštė ir antra plokščia plokštė, o jos forma yra V formos struktūra, pagaminta iš elastinės metalinės medžiagos. Ši konstrukcija turi didelių pranašumų sujungiant stulpo ausį ir dangtelio plokštelę. Pirma, elastinės V formos kortelės spyruoklė naudoja savo atkovoto kamuolio jėgą, kad paspaustų abi puses prie dangtelio plokštės ir stulpo ausies paviršiaus, pasiekdama elektrinės jungties tikslą. Elastinės jėgos poveikis labiau palankiai pagerina kontaktinį laidumą tarp sąsajų. Kol egzistuoja elastinė jėga, šis laidumas egzistuoja, todėl galima išvengti suvirinimo jungties, sumažinant surinkimo sunkumus. Antra, laidus kortos spyruoklės skerspjūvio plotas priklauso nuo jungties tarp pirmosios ir antrosios plokštės jungties skerspjūvio srities, kuri yra didesnė, palyginti su įprastų adapterių ir suvirinimo taškų jungtimi.
(4) Fiksuotos struktūros dizainas
Fiksuota kvadratinių apvalkalo akumuliatorių elementų struktūra ir akumuliatorių modulių korpusų gamybos metodas turi didelę praktinę vertę. Šis dizainas apima akumuliatoriaus važiuoklės derinį, akumuliatoriaus viršutinį tvirtinimo dangtelį ir pakavimo dirželį. Akumuliatoriaus važiuokle yra pirmasis akumuliatoriaus fiksavimo lizdas, suderinamas su kvadratinio apvalkalo akumuliatoriaus elemento dugnu, kuris gali tvirtai prispausti kvadratinio apvalkalo akumuliatoriaus elemento apačią. Viršutiniame akumuliatoriaus tvirtinimo dangtelyje yra antras akumuliatoriaus tvirtinimo griovelis, suderinamas su kvadratinio apvalkalo akumuliatoriaus elemento viršutine dalimi, kuri tvirtai suspaudžia kvadratinio apvalkalo akumuliatoriaus elemento viršutinę dalį. Galiausiai pakavimo juosta dedama ant akumuliatoriaus važiuoklės ir akumuliatoriaus viršutinio tvirtinimo dangtelio, sudarant vieną akumuliatoriaus fiksavimo struktūrą. Be to, akumuliatoriaus modulio dėžutėje yra anti -slydimo komponentai ir viršutinė skaidinių tvirtinimo plokštė. Anti -slydimo komponentas apima stumdomus bėgelius, esančius abiejose akumuliatoriaus modulio korpuso pusėse, ir ribojančius šonkaulius, esančius akumuliatoriaus modulio korpuso apačioje, o tai gali apriboti fiksuotą kiekvienos akumuliatoriaus pakuotės struktūrą ir neleisti jai drebėti. Viršutinę skaidinių tvirtinimo plokštę galima išardyti ir prijungti prie išorinio akumuliatoriaus modulio dėžutės apvalkalo, kuris gali sudaryti suspaudimą ir fiksaciją kelių akumuliatoriaus pakuotės tvirtinimo konstrukcijų viršuje. Šis dizainas pagerina fiksuotą kvadratinių apvalkalo akumuliatorių elementų saugumą ir suteikia patikimą garantiją, kad būtų galima naudoti energijos kaupimo baterijas.
4 projektavimo taškų santrauka
Norint projektuoti kvadratinio apvalkalo akumuliatoriaus elementų konstrukcinius komponentus, reikia daug pagrindinių taškų, kurie vaidina lemiamą vaidmenį gerinant ličio baterijų saugumą ir našumą.
(1) įpurškimo prievado sandarinimas
Injekcijos prievado sandarinimo dizainas yra tiesiogiai susijęs su akumuliatoriaus saugos ir aptarnavimo tarnavimo tarnavimo tarnyba. CATL suprojektuotą injekcijos prievado sandarinimo nagą sudaro metalinė dalis ir guminė dalis, kurios trukdžiai tinka kontaktui su įpurškimo skylute. Injekcijos skylė turi įdubą, o guminė sandarinimo nago dalis turi išsikišimą, kurį galima įtraukti į pertrauką. Ši konstrukcija gali atvėsinti mazgą žemoje temperatūroje, veiksmingai užkirsti kelią metalinių urvų ir dalelių susidarymui ir pasiekti patikimą įpurškimo angos sandarinimą. Tuo pačiu metu guminė dalis gali užkirsti kelią metaliniams urvams ir dalelėms patekti į akumuliatoriaus dėklą, užtikrinant akumuliatoriaus saugą. Priėmus mechaninę sandariklio struktūrą, nereikia suvirinti lazerio, procesas yra paprastas ir gali žymiai sumažinti išlaidas.
(2) teigiamas ir neigiamas poliaus dizainas
Teigiamas polius paprastai yra pagamintas iš aliuminio poliaus, o neigiamas polius pagamintas iš vario aliuminio kompozicinio poliaus, kuris daugiausia vaidina dabartinį laidumą. Akumuliatoriuje viršutinis dangtelio stulpas, adapterio gabalas ir ląstelės ausis yra suvirinami ir sujungti, kad būtų užtikrintas ląstelės įkrovimo ir iškrovimo srovės tęstinumas; Modulyje viršutinis dangtelio stulpas yra suvirintas lazeriu ir pritvirtintas prie autobuso, kad sudarytų serijos/lygiagrečią jungtį. Be to, tiesiogiai sujungiant aliuminio apvalkalą ir teigiamą polių, gali pašalinti potencialo skirtumą tarp dviejų ir užkirsti kelią aliuminio apvalkalo korozijai.
(3) Padidinkite teigiamo poliaus kolonos atsparumą
Teigiamo elektrodo ir aliuminio apvalkalo atsparumas yra labai mažas, Milliohm lygyje. Kai akumuliatoriuje įvyksta trumpas jungimas, grandinės srovė yra aukšta, o tai gali lengvai sukelti uždegimą ir sukelti akumuliatoriaus gaisrą, keliančią didelę pavojų saugai. Šiuo metu tarp aliuminio apvalkalo viršutinio dangtelio ir teigiamo akumuliatoriaus poliaus paprastai pridedamas laidus plastikinis ar silicio karbidas, kad padidėtų atsparumas laidumui tarp aliuminio apvalkalo ir teigiamo poliaus. „Ningde Times“ taip pat suprojektavo PTC termistorių tarp teigiamo poliaus ir viršutinio dangtelio, kuriame naudojama jo pasipriešinimo savybė, keičianti temperatūrą, kad greitai sunaudotų akumuliatoriaus vidinę energiją, kai išorinis trumpasis jungimas įvyksta galios akumuliatoriuje, vengiant šiluminio smūgio, kurį sukelia per didelis rezistoriaus šiluma. Tai ne tik išvengia mažų rezistorių problemos lengvai tirpstant, bet ir išvengia akumuliatoriaus uždegimo ar atsparumo lydymosi problemos, kurią sukelia aukšta temperatūra.
(4) sprogimui atsparios ir apvirto plokštės projektavimas
Paprastai viršutiniame ličio geležies fosfato baterijų dangtelyje yra vienas sprogimui atsparaus vožtuvo dizainas, o sprogimui atsparaus vožtuvo atidarymo slėgis paprastai yra 0. 4 ~ 0. 8MPA. Kai vidinis slėgis padidėja ir viršija sprogimui atsparaus vožtuvo atidarymo slėgį, sprogimui nepraleidžiantis vožtuvas plyšs iš įpjovos ir bus atidarytas slėgio mažinimui. Be to, kad trišakių sistemos baterijos naudoja sprogimui atsparius vožtuvus, taip pat turi kombinuotą SSD flip plokščių dizainą. Sprogimo atsparaus vožtuvo atidarymo slėgis ir SSD apvertimo slėgis paprastai yra {{1 0}}. 75 ~ 1. Kai vidinis akumuliatoriaus slėgis padidėja iki SSD apvertimo slėgio, apverstas gabalas pakyla aukštyn, greitai nutraukdamas srovę. Tuo pačiu metu aliuminio jungiamojo gabalo saugiklis tirpsta, todėl teigiami ir neigiami viršutinio dangtelio poliai yra tiesiogiai trumpo jungimo, greitai nutraukdamas srovę.
Kvadrato apvalkalo akumuliatoriaus ląstelių konstrukcinių komponentų projektavimo taškai apima injekcijos prievado sandarinimą, teigiamų ir neigiamų polių kolonų projektavimą, padidinant teigiamo poliaus kolonos atsparumą, ir sprogimui atsparių bei apverstų plokštelių konstrukcijai. Šie projektavimo elementai veikia kartu, kad pagerintų ličio baterijų saugumą ir našumą.