Comparație între diferențele structurale și aplicațiile dintre bateriile moi-Pack și bateriile din carcasă din aluminiu

În noile industrii de vehicule energetice și de stocare a energiei, materialul și structura carcasei bateriei au un impact direct asupra performanței produsului, siguranței și duratei de viață. În prezent, structurile obișnuite ale celulelor bateriei sunt reprezentate de baterii moi-(celule LiFePO4 soft) și baterii din aluminiu (carcase din aluminiu pentru baterii auto și carcase din aluminiu pentru baterii cu litiu).

 

Fiecare are propriul ambalaj unic, densitate de energie, rezistență mecanică și design de ansamblu, conducând dezvoltarea tehnologică a diferitelor tipuri de carcase din aluminiu pentru baterii, carcase pentru baterii de putere și carcase pentru baterii din aluminiu cu celule prismatice.

 

 

 

 

Diferența dintre cele două poate fi înțeleasă folosind o metaforă vizuală:

 

O baterie cu carcasă de aluminiu este ca o cutie de cola, cu o carcasă din metal dur (carcasa bateriei din aluminiu). Forma sa fixă ​​și rezistența ridicată oferă rezistență la presiunea externă și la șocuri mecanice, făcându-l un format tipic de ambalare structurală a celulelor bateriei.

 

Bateriile moi-seamănă mai degrabă cu o pungă de jeleu, cu o peliculă compozită flexibilă, din aluminiu-cu mai multe straturi, din aluminiu (carcasă din aluminiu reîncărcabilă) la exterior. Deși sunt flexibile și ușoare, acestea sunt mai sensibile la forțele externe și necesită modele de protecție mai sofisticate.

 

Această metaforă ilustrează pe deplin diferențele fundamentale dintre cele două celule de baterie în ceea ce privește structura materialului și strategiile de protecție mecanică.

 

 

În ceea ce privește densitatea energiei pe unitatea de greutate, bateriile moi-pachet de baterii, în general, depășesc bateriile din aluminiu-carcasă. Datorită filmului de aluminiu-plastic extrem de subțire și ușor, bateriile moi-poate împacheta mai mult material activ pe unitate de masă, rezultând o densitate de energie mai mare. Sunt potrivite pentru aplicații cu greutate-sensibilă și cu spațiu-constrâns, cum ar fi electronicele de ultimă generație-de larg consum și unele vehicule electrice-de gamă superioară.

 

În schimb, carcasa metalică a bateriilor din aluminiu-carcasa (carcase de aluminiu pentru baterii/carcase de aluminiu pentru mașini cu energie nouă) este mai grea, dar structura sa rigidă servește ca componentă portantă-sarcină pentru modul, crescând densitatea volumetrică a energiei în timpul integrării sistemului. Acest design este utilizat pe scară largă în carcasele de baterii din aluminiu New Energy și pachetele de baterii cu carcasă din aluminiu, oferind suport suplimentar pentru structura vehiculului.

 

 

Siguranța este o caracteristică de bază a designului bateriei.

 

Bateriile din aluminiu-carcasa bateriei auto EV / Carcasa din aluminiu al bateriei litiu-ion) oferă avantaje semnificative în ceea ce privește rezistența mecanică, protejând eficient împotriva perforației, strivirii și impactului. Cu toate acestea, dacă evadarea termică internă provoacă o creștere bruscă a presiunii, carcasa rigidă poate crește riscul de explozie dacă sistemul de reducere a presiunii (cum ar fi placa de acoperire a bateriei de alimentare) nu răspunde prompt.

 

Bateriile moi-oferă o abordare diferită a siguranței. Ambalajul lor din folie de aluminiu-plastic se umflă sau chiar se crapă în mod natural atunci când gazul intern se extinde, eliberând energie prin „auto-descărcarea presiunii” și reducând riscul de explozie. În timp ce rezistența mecanică este mai mică, proprietățile lor de reducere a presiunii oferă o caracteristică mai flexibilă și de protecție pentru siguranță generală.

 

 

În sistemele de baterii modulare, designul structural determină direct aspectul vehiculului și eficiența asamblarii.

 

Carcasele din aluminiu pentru baterii (Carcasă pătrată din aluminiu / Carcase din aluminiu cu celule prismatice) au o formă obișnuită și sunt ușor de stivuit, făcându-le ideale pentru module pătrate sau configurații în stil blade-. Ele sunt factorul de formă principal pentru carcasele de baterii din aluminiu în vehiculele cu energie nouă. Carcasele lor din aliaj de aluminiu (cum ar fi carcasa bateriei din aluminiu ambutisat) oferă o stabilitate dimensională excelentă și o disipare a căldurii.

 

Bateriile moi-se remarcă prin flexibilitatea lor excepțională. Acestea pot fi proiectate pentru a varia grosimi, proporții și chiar forme personalizate pentru a se potrivi cu șasiul vehiculului, oferind o utilizare mai mare a spațiului pentru tehnologiile CTP (Cell to Pack) și CTC (Cell to Chassis). Cu toate acestea, „structura moale” a acestora implică, de asemenea, costuri suplimentare de fixare și suport, necesitând armare cu plăci de capăt, console și cadre de module.

 

 

Carcasele din aluminiu pentru baterii (Carcasă pentru baterii / Carcase pentru baterii din aluminiu) au o istorie lungă de dezvoltare, cu procese de ștanțare, sudare și tratare a suprafețelor foarte mature. Prin ambutisare adâncă, finisare CNC și sudare automată, componentele structurale, cum ar fi carcasele din aluminiu sau carcasele bateriei pot fi fabricate eficient, cu o stabilitate ridicată a procesului, făcându-le potrivite pentru producția la scară largă-.

 

Deși bateriile moi-oferă costuri mai mici ale materialelor, procesul de ambalare este complex și impune cerințe extrem de mari în ceea ce privește etanșarea și curățenia. Acest lucru este valabil mai ales în timpul etapelor de perforare a foliei de aluminiu-plastic și etanșare-la căldură, care impun cerințe și mai stricte asupra mediului de producție și preciziei automatizării. Prin urmare, avantajul lor de cost este adesea diluat în timpul integrării-la nivel de sistem.

 

 

 

 

În general, bateriile soft-pachete și bateriile-de aluminiu reprezintă abordări diferite ale flexibilității performanței și, respectiv, fiabilității structurale.

 

Baterii soft-(LiFePO4 Soft Pack Cells): se străduiesc să obțină o greutate extremă ușoară și o densitate mare de energie și sunt potrivite pentru laptop-uri de ultimă generație, electronice de larg consum și unele vehicule cu energie nouă cu gamă înaltă-.

 

Baterii din aluminiu-carcasă din aluminiu pentru baterii auto/Carcasă pentru baterii de putere): caracterizate prin durabilitate, controlabilitate, siguranță și ușurință de asamblare, sunt utilizate pe scară largă în vehicule electrice, autobuze electrice, sisteme de stocare a energiei și în alte domenii și sunt în prezent formatul principal de ambalare a bateriilor de putere.

 

Este demn de remarcat faptul că industria se confruntă cu o tendință de convergență. Noile structuri, cum ar fi „Blade Battery”, combină densitatea mare de energie a pachetelor moi cu rezistența mecanică a carcasei de aluminiu prinCarcasa bateriei din aluminiu cu celule prismatice, un proces moale de laminare-pachet. Aceasta reprezintă direcția viitoare de dezvoltare a carcasei de baterii din aluminiu pentru vehiculele cu energie nouă.

 

 

 

 

Fie că este vorba de robustețea carcaselor din aluminiu pentru baterii sau de greutatea redusă a carcaselor reîncărcabile din aluminiu, evoluția structurilor de ambalare a bateriilor aduce o siguranță și eficiență mai mare noilor vehicule energetice și sistemelor de stocare a energiei. Odată cu progresele continue în tehnologiile integrate, cum ar fi carcasa bateriei din aluminiu ambutisat adânc și pachetul de baterii cu carcasă din aluminiu, bateriile cu carcasă-de aluminiu vor continua să joace un rol cheie în producția inteligentă și în aplicațiile de energie durabilă.