Mecanismul de deformare și strategia de prevenire sistematică a carcasei prismatice din aluminiu

Carcasele din aluminiu pentru bateriile auto sunt utilizate pe scară largă în domenii precum vehiculele cu energie nouă datorită regulilor lor structurale și a densității mari de energie. Cu toate acestea, datorită caracteristicilor sale structurale anizotrope, forțele inegale în direcțiile de lungime și lățime în timpul procesului de producție pot duce cu ușurință la probleme de deformare, cum ar fi denivelările, care la rândul lor afectează siguranța și durata de viață a bateriei. Apariția problemelor de deformare este strâns legată de multiple aspecte, cum ar fi proprietățile materialelor, procesele de fabricație și controlul mediului intern al unităților de baterii de putere.

Din perspectiva dimensiunilor materialelor și structurale, selecția și designul de rezistență al carcasei din aluminiu pentru noile materiale purtătoare de energie sunt factori fundamentali. Dacă sunt utilizate materiale cu rezistență la tracțiune insuficientă (cum ar fi aliajul de aluminiu 3003) sau carcase din aluminiu pentru baterii cu litiu cu o grosime mai mică de 0,6 mm, acestea sunt predispuse la deformare sub presiune internă și stres termic. În același timp, caracteristicile structurale ale zonei de sudare nu pot fi ignorate: zona afectată de căldură formată în timpul procesului de sudare va reduce rezistența locală cu 20% până la 30% datorită reorganizării rețelei, devenind o zonă de concentrare a tensiunilor care este predispusă la deformare în timpul solicitărilor ulterioare.

Raționalitatea procesului de sudare are un impact decisiv asupra stabilității structurale a carcasei prismatice din aluminiu. Sudarea cu laser, ca proces principal, dacă aportul de căldură nu este controlat corespunzător (cum ar fi puterea care depășește 300 W sau viteza de sudare sub 30 mm/s), poate cauza temperaturile locale să depășească cu mult punctul de topire al aluminiului (660 de grade), bazinul de topire să fie prea adânc și stresul de contracție la răcire să crească; Proiectarea incorectă a cordonului de sudură, cum ar fi absența crestăturilor de reducere a tensiunii în sudarea continuă cu inele și lățimea cordonului de sudură mai mică de 0,8 mm, poate reduce capacitatea portantă-de sarcină a sudurii și poate exacerba și mai mult riscul de deformare.

Presiunea internă anormală a bateriei este o altă cauză termodinamică centrală a deformării. Când temperatura depășește 45 de grade, reacțiile secundare, cum ar fi descompunerea electrolitului și deteriorarea anormală a filmului SEI, vor accelera producția de gaz. Când presiunea internă depășește 10 kPa, va împinge deformarea carcasei celulelor prismatice. În același timp, într-o stare complet încărcată, rata de expansiune a electrodului negativ poate ajunge la 20% până la 30%. Dacă distanța dintre celula bateriei și peretele interior al carcasei depășește 1,0 mm (distanța standard în industrie este de 0,3 până la 0,8 mm), forța de expansiune nu poate fi constrânsă în mod eficient de carcasă și se va întoarce la grade mai mari de libertate în direcția verticală, provocând deformarea plăcii de acoperire sau a peretelui lateral.

În plus, abaterile de control al procesului în timpul procesului de producție pot provoca sau exacerba, de asemenea, probleme de deformare: atunci când spațiul dintre placa de acoperire și carcasele bateriei din aluminiu New Energy depășește 0,2 mm în timpul asamblarii, stresul termic de sudare va cauza direct deformare prin suprapunerea cu efectul de deplasare a golului; Când gradul de vid în timpul etapei de etanșare este prea scăzut (sub -90 kPa), presiunea atmosferică externă va acționa asupra părților slabe ale carcasei, provocând deformarea prin compresie pasivă.

Pe baza mecanismului de deformare de mai sus, un sistem de prevenire și control poate fi construit din aspecte precum optimizarea materialelor, îmbunătățirea procesului, controlul intern al presiunii și consolidarea procesului. În ceea ce privește optimizarea materialului și structural, ideea de bază este îmbunătățirea capacității de încărcare-a carcasei bateriei din aluminiu, care poate fi obținută prin utilizarea aliajului de aluminiu 5052 cu rezistență la tracțiune mai mare, adăugând nervuri de armătură înalte de 0,5 până la 1,0 mm în zona de acoperire superioară și mărind grosimea carcasei la 0,08 mm la 0,0 mm.

În același timp, este adoptată o structură de sudare compozită care combină sudarea cu laser și sudarea cu ultrasunete pentru a reduce aportul de căldură într-un singur punct și pentru a îmbunătăți stabilitatea zonei de sudare. Îmbunătățirea procesului de sudare a carcasei reîncărcabile din aluminiu trebuie să se concentreze pe controlul fin, adoptarea strategiei de sudare a gradului de putere (cum ar fi combinația de parametri a secțiunii de pornire 200 W/30 mm/s, secțiunea mijlocie 250 W/25 mm/s și secțiunea de sfârșit 180 W) și controlând adâncimea zonei afectate de căldură în 0.5 mm; În același timp, cordonul de sudură continuă va fi schimbat în modul de sudare segmentată (5 până la 8 mm pe secțiune), cu o zonă rezervată de eliberare a tensiunii de 2 mm, iar lățimea cordonului de sudură va fi mărită la 1,2 mm pentru a îmbunătăți capacitatea portantă de sudură.

Controlul intern al presiunii trebuie să pornească de la două aspecte: compensarea expansiunii și suprimarea producției de gaz. În proiectarea structurii carcasei din aluminiu a bateriei cu litiu-ion, un strat tampon elastic cu o rată de compresie care depășește 50% poate fi instalat în interiorul plăcii de acoperire, lăsând 0,5 până la 1,0 mm spațiu de expansiune pentru a reduce impactul presiunii cauzat de expansiunea negativă a electrodului; În ceea ce privește optimizarea sistemului chimic, adăugarea de 1% până la 2% aditivi care formează film FEC-în timpul procesului de injecție poate suprima în mod eficient deteriorarea anormală a filmului SEI, poate controla producția de gaz la sarcină maximă cu 0,5 ml/Ah și poate reduce acumularea de presiune internă de la sursă.

Întărirea controlului procesului necesită introducerea unei tehnologii inteligente, folosind un sistem de poziționare vizuală în procesul de asamblare pentru a controla precizia de poziționare în ± 0,05 mm; În același timp, actualizați dispozitivul de sudură la modul de strângere cu forță constantă pentru a vă asigura că fluctuația forței de strângere de 20 până la 30 N nu depășește 5%, reducând riscul de deformare cauzat de abaterea asamblarii. Adăugați o stație de testare a presiunii în timpul etapei de formare, care va suna automat o alarmă când presiunea depășește 5 kPa. Combinat cu detectarea cu raze X a ratei de deformare a carcasei bateriei autovehiculului EV, pragul va fi controlat cu 0,3% pentru a obține identificarea timpurie și controlul problemelor de deformare.

Dacă întâmpinați dificultăți tehnice legate deCarcasa prismatica din aluminiudeformare sau aveți nevoie de sprijin pentru optimizarea procesului în timpul procesului de producție, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați prin intermediul platformei, iar noi vă vom oferi soluții profesionale și consultanță tehnică.