1 Přehled strukturálních komponent baterie čtvercové skořápky
Strukturální komponenty baterie čtvercové skořápky hrají klíčovou roli v lithiových bateriích. Hlavně hraje roli při přenosu energie, přenášení elektrolytu, ochraně bezpečnosti, fixování a podpůrné baterie a dekorativním vzhledu. Má přímý dopad na bezpečnost, těsnění a energetickou účinnost lithiových baterií.
Z pohledu podílu na trhu podle příslušných údajů dosáhne velikosti trhu čínských strukturálních komponent lithiové baterie v roce 2024 52,6 miliardy juanů, což je meziroční nárůst 86 2%. Mezi nimi jsou strukturální komponenty čtvercových baterií již dlouho zabírají hlavní podíl na trhu strukturálních komponent, což představuje 90,7%, zatímco válcové strukturální komponenty představují pouze 9,3%. Důvodem je hlavně rychlý rozvoj nového trhu čínského energetického vozidla se silnou podporou národních politik, což má za následek významné zvýšení výrobní kapacity a počtu baterií na objednávku podniků na energetické baterie. Čtvercové baterie jsou vhodnější pro tuto rozsáhlou výrobní poptávku.
Strukturální komponenty bateriových buněk čtvercové skořepiny se obvykle skládají ze skořepiny a krycí desky. Výroba skořepiny je relativně jednoduchá, hlavně využívá technologii kontinuálního protahování, obvykle používajících ocelové nebo hliníkové skořápky, s vysokou strukturální pevností a silnou schopností odolat mechanickým zatížení. Složitost výrobního procesu krycí desky je obvykle mnohem vyšší než složitost skořepiny a její hlavní funkce zahrnují funkci fixování/utěsnění, funkci proudu vedení, funkce reliéfu tlaku, funkce ochrany pojistky a snižování funkce elektrické koroze. Například laserové svařování horního krytu do hliníkové skořepiny, zabalení a upevnění holých bateriových článků a dosažení efektu těsnění; Horní krycí tyč, kus adaptéru a ucha baterie jsou svařovány, aby byla zajištěna vodivost nabíjení baterie a vybíjení proudu; Když baterie zažije abnormalitu a vnitřní tlak vzduchu se zvyšuje, ventil odolný proti výbuchu na horním krytu se otevře pro uvolnění tlaku a sníží riziko exploze.
Strukturální komponenty bateriových buněk čtvercové skořápky hrají v lithiových bateriích nepostradatelnou a důležitou roli a jejich vyhlídky na trhu jsou s vývojem nových energetických vozidel a trhů s ukládáním energie stále široce široce.
2 typy a funkce strukturálních komponent
(1) Shell
Shell, jako důležitá součást struktury baterie čtvercové skořepiny, hraje klíčovou roli při upravování, ochraně, utěsnění a rozptylu tepla. Shell slouží jako bariéra mezi aktivními látkami uvnitř baterie a vnějším prostředím po celý svůj životní cyklus, upevňuje vnitřní elektrochemický systém a zajišťuje stabilní strukturu baterie v různých prostředích. Pokud jde o ochranu, skořápka vydrží určitá mechanická zatížení, aby se zabránilo vnějším dopadům poškození bateriových článků. Funkce těsnění zajišťuje, že elektrolyt neteče a udržuje normální pracovní stav baterie. Současně může skořápka také pomoci rozptýlit teplo, rozptýlit teplo generované během provozu baterie a zlepšit bezpečnost a životnost baterie.
Proces výroby skořepiny zahrnuje hlavně řezání surovin, přesné nepřetržité hluboké kresby, řezání, čištění, sušení a testování. Mezi nimi je přesnost nepřetržitého protahovacího technologie potíže s výrobou skořápky. V tomto procesu je nutné zajistit uniformitu tloušťky stěny a zabránit zlomenině. Ve srovnání s konvenčním jednorázovým lisovacím formováním je přesné nepřetržité protahování obtížnější a jeho základní bariéry leží ve formách a natahovacích zařízeních. Vysoce kvalitní formy a pokročilé protahovací zařízení mohou zajistit rozměrovou přesnost a stabilitu výkonu skořápky.
(2) krycí deska
Krycí deska hraje klíčovou roli ve strukturálních složkách bateriových buněk čtvercových skořepin, s funkcemi, jako je připojení, izolace, těsnění a prevence exploze.
Ocelový uzávěr je umístěn v horní části krycí desky a má vysokou pevnost. Nelze se snadno deformovat, pokud je podroben vnějším silám a hraje roli při ochraně hliníkového listu odolné vůči explozi. Je to také součást připojení balení mezi bateriemi. Těsnicí kroužek je umístěn na nejvzdálenějším okraji krycí desky, izoluje kovové části uvnitř kompozitního uzávěru z baterie ocelové skořápky, poskytuje izolaci, aby se zabránilo vnitřním zkratům v baterii a také slouží jako těsnění po utěsnění baterie. Komponenty důkazu výbuchu se používají hlavně pro vyplnění a úlevu od tlaku v případě přetížení baterie, aby se zabránilo explozi způsobeným vysokým vnitřním tlakem baterie. Skládají se z izolačních kroužků, hliníkových listů odolných proti výbuchu a spojování hliníkových listů. Mezi nimi je hliníkový list odolný proti výbuchu umístěn uprostřed krycí desky a je jádro složkou, která určuje kritický tlak pro odpojení a uvolňování obvodu. Když vnitřní tlak baterie dosáhne určité hodnoty, automaticky praskne a uvolňuje tlak a zajišťuje bezpečnost používání baterie; Spojovací hliníkový list je umístěn ve spodní části krycí desky a je připojen k hliníkovému plechu odolné proti výbuchu laserovým svařováním. Když je baterie v nebezpečném stavu, je odpojena od hliníkového listu odolné proti výbuchu; Izolační kroužek je umístěn na spojení mezi hliníkovým listem a hliníkovým listem odolným proti výbuchu a hraje roli v izolaci a izolaci.
Výrobní proces krycích desek je složitější než proces skořápek, zejména včetně lisování a vstřikování, kontroly komponent, lepicího povlaku, ponoření asfaltu, tvarování okrajů, svařovacího bodového svařování, sestavy komponent, bodového svařování, hotové sestavy produktu, kontroly a skladování. Proces testování zahrnuje testování tlaku odolný proti výbuchu, testování těsnění helia, testování vnitřní odpory a testování odporu. Obtěžovanějšími vazbami ve výrobním procesu jsou razítko a svařování, včetně razítka z ocelových čepic, lisování hliníkového plechu odolné proti výbuchu, spojování lisování hliníkových plechů, razítka těsnění kroužku, razítka izolačního prstence, svařování třecích během instalace pólu, laserové svařování během montáže atd.
(3) Kousek odkazu modulu baterie
Odkaz modulu baterie hraje důležitou spojovací roli v modulu napájení baterie. Většinou přijímá metodu vícevrstvých kompozitních materiálů, kde jedna vrstva materiálu je spojovací vrstva mezi konektorem a pólem, aby byla zajištěna výkon svařování. Skládáním více vrstev materiálů lze zajistit vodivost spojovacího kusu. Substrát připojovací desky je zpracován a tvořen stohováním více vrstev fólie, která může tvořit flexibilní oblast, aby kompenzovala posun způsobený rozšířením jádra napájecí baterie a snížením dopadu na rozhraní s nízkou pevností. Konektory modulů napájecí baterie jsou obecně pravoúhlé, lichoběžníkové, trojúhelníkové, ve tvaru platformy atd. Povrch připojení je vložen pomocí 0}}. 1 tlustá niklovaná měděná fólie. Během svařování je povrch náchylný k oxidaci a zabarvení při vysokých teplotách a je nutné leštění a čištění bez poškození povrchového povlaku produktu.
3 Analýza případů návrhu
(1) Návrh nového ventilu prooffinování výbuchu
V novém typu struktury bateriových buněk čtvercové skořepiny je ventil odolný proti výbuchu nastaven na opačné straně pozitivních a negativních pólů a směřuje k zemi, což přináší mnoho výhod. Za prvé, prostřednictvím tohoto rozvržení není třeba si rezervovat prostor odolný proti výbuchu v horní části baterie, což výrazně ukládá vnitřní prostor pouzdra baterie. Podle příslušných výzkumných údajů může tento návrh zvýšit hustotu objemové energie. Za druhé, v praktických aplikacích, pokud produkt ztratí kontrolu kvůli vysoké teplotě, exploze ventilu odolné vůči explozi nepředstavuje žádnou škodu personálu řidiče a personálu kabiny a účinně eliminuje osobní nebezpečí.
Například v praktických aplikacích nových energetických vozidel může tento nový typ struktury bateriových buněk čtvercové skořápky poskytnout vyšší bezpečnostní záruky řidičům a cestujícím.
(2) Integrovaný design
V některých případech výrobních metod pro struktury bateriových buněk čtvercových skořepin jsou integrovaným způsobem navrženy desky chlazené kapaliny, přípojnice a postroje na odběr vzorků. Tento design má významné výhody. Na jedné straně mohou tekuté chlazené destičky rychle snížit teplotu bateriových článků a zajistit, aby fungovaly ve vhodném teplotním rozsahu, čímž se zlepšila jejich výkon a životnost. Například při skutečném testování mohou buňky čtvercového skořepiny pomocí integrovaných destiček chlazených kapalinou snížit jejich teplotu ve srovnání s tradičními konstrukcemi při nepřetržitém provozu s vysokým zatížením. Na druhé straně integrovaný design snižuje počet komponent, zjednodušuje instalační procesy a zlepšuje účinnost výroby. Mezitím může integrovaný design také snížit celkové náklady a zvýšit konkurenceschopnost produktů na trhu.
(3) Struktura sestavy ušního ušního pólu
Konstrukce jarní karty ve struktuře bateriových buněk na čtvercové skořápce v plném pólu je jedinečná a geniální. Pružina karty se skládá z první ploché desky a druhé ploché desky a má strukturu ve tvaru písmene V z elastického kovového materiálu. Tento design má významné výhody při připojení pólového ucha a krycí desky. Za prvé, elastická pružina ve tvaru V ve tvaru písmene V využívá svou vlastní odrazovou sílu k tlačení obou stran proti krycí desce a povrchu ucha pólu a dosahuje účelu elektrického připojení. Účinek elastické síly přispívá ke zlepšení kontaktní vodivosti mezi rozhraními. Dokud existuje elastická síla, existuje tato vodivost, takže lze zabránit svařovacímu připojení, čímž se sníží obtížnost montáže. Za druhé, vodivá plocha průřezu pružiny karty závisí na ploše průřezu spojení mezi první deskou a druhou deskou, která je větší ve srovnání s připojením konvenčních adaptérů a svařovacích bodů.
(4) Návrh pevné struktury
Pevná struktura pro bateriové články čtvercové skořápky a metoda výroby pro pouzdra modulů baterií mají vysokou praktickou hodnotu. Tento design zahrnuje kombinaci podvozku baterie, upevňovacího uzávěru baterie a balicího popruhu. Podvozek baterie je vybaven prvním slotem pro opravu baterie, který je kompatibilní se spodní částí baterie čtvercové skořepiny, která může pevně upínat spodní část baterie čtvercové skořepiny. Horní upevňovací uzávěr baterie je vybaven druhou drážkou pro opravu baterie, která je kompatibilní s horní částí baterie čtvercové skořepiny, která pevně upevňuje horní část baterie čtvercové skořepiny. Nakonec je balicí páska umístěna na podvozku baterie a horní upevňovací uzávěr baterie a tvoří jednu strukturu fixace baterie. Kromě toho je krabice modulu baterie vybavena komponentami proti skluzu a upevněním nejvyššího oddílu. Komponenta proti skluzu zahrnuje posuvné kolejnice umístěné na obou stranách krytu modulu baterie a omezující žebra umístěná ve spodní části krytu modulu baterie, která může omezit pevnou strukturu každé baterie a zabránit ji v otřesu. Špičková deska s nejvyšším oddílem může být rozebrána a připojena k vnějšímu skořepinu bateriového modulu, který může tvořit kompresi a fixaci na horní části několika fixačních struktur baterie. Tento design zlepšuje pevnou bezpečnost bateriových buněk čtvercových skořepin a poskytuje spolehlivou záruku pro aplikaci bateriových krabic pro skladování energie.
4 shrnutí návrhových bodů
Konstrukce strukturálních komponent bateriových buněk čtvercové skořápky vyžaduje mnoho klíčových bodů, které hrají klíčovou roli při zlepšování bezpečnosti a výkonu lithiových baterií.
(1) Upevňovací návrh injekčního portu
Návrh těsnění vstřikovacího portu přímo souvisí s bezpečností a životností baterie. Injekční těsnicí nehty navržený společností CATL se skládá z kovové části a gumové části, přičemž rušení se hodí k kontaktu s vstřikovací otvor. Vstřikovací otvor má výklenku a gumová část těsnicího nehtu má výčnělek, který se může zapojit do výklenku. Tato konstrukce může ochladit sestavu při nízkých teplotách, účinně zabránit tvorbě kovových otřepů a částic a dosažení spolehlivého utěsnění vstřikovací díry. Současně může gumová část zabránit tomu, aby kovové otřesy a částice spadly do pouzdra na baterii, což zajišťuje bezpečnostní výkon baterie. Přijetí mechanické struktury těsnění bez potřeby laserového svařování je proces jednoduchý a může výrazně snížit náklady.
(2) Pozitivní a negativní návrh pólu
Pozitivní pól je obvykle vyroben z hliníkového pólu a negativní pól je vyroben z měděného hliníkového kompozitního pólu, který hraje hlavně roli při současném vedení. V baterii, horní krycí pól, kus adaptéru a buněčného ucha jsou svařovány a připojeny, aby se zajistila kontinuita nabíjení a vypouštění proudu buňky; V modulu je horní obálkový pól přivařen laserem a přišroubován k přípojnici, aby vytvořil sérii/paralelní připojení. Kromě toho může přímo spojit hliníkovou skořápku a kladný pól eliminovat rozdíl mezi těmito dvěma a zabránit korozi hliníkového skořepiny.
(3) Zvyšte odolnost sloupce pozitivního pólu
Odpor mezi pozitivní elektrodou a skořepinou hliníku je velmi malý na úrovni miliohm. Když se v baterii objeví zkrat, proud obvodu je vysoký, což může snadno způsobit zapálení a vést k požáru baterie, což představuje významné bezpečnostní riziko. V současné době se obvykle přidává vodivý plastový nebo křemíkový karbid mezi horním krytem hliníkového skořepiny a kladným pólem baterie ke zvýšení odporu vodivosti mezi skořepinou hliníku a pozitivním pólem. Ningde Times také navrhl PTC termistor mezi kladným pólem a horním krytem, který využívá charakteristiku změny jejího odporu s teplotou, aby rychle konzumoval vnitřní energii baterie, když se v externím zkratu vyskytuje v baterii napájení, a zabrání tepelnému nárazu způsobeným nadměrným teplem na odporu. Nejenže se vyhýbá problému malých rezistorů snadno tání, ale také se vyhýbá problému zapalování baterie nebo tání odporu způsobené vysokou teplotou.
(4) Návrh depozice a obracející se destičky
Obecně platí, že horní kryt baterií lithiového železa přijímá jediný návrh ventilu odolné proti explozi a úvodní tlak ventilu odolné proti výbuchu je obecně 0. 4 ~ 0. 8MPA. Když se vnitřní tlak zvyšuje a překračuje otevírací tlak ventilu odolné vůči explozi, ventil odolný proti výbuchu se praskne ze zářezu a otevře se pro reliéf tlaku. Kromě použití ventilů odolných proti výbuchu mají baterie ternárního systému také kombinovaný design SSD flip desek. Otevírací tlak ventilu odolné proti výbuchu a převrácení tlaku SSD jsou obecně {{1 0}}. 75 ~ 1. 0 5MPA a 0,45 ~ 0,5MPA. Když se vnitřní tlak baterie zvyšuje na tlak SSD, převrácený kus se zvedne a rychle odřízne proud. Současně se hliníková spojovací kusová pojistka roztaví, což způsobuje, že pozitivní a negativní póly horního krytu přímo zkratují, rychle odřízne proud.
Konstrukční body strukturálních komponent bateriových buněk čtvercové skořápky zahrnují těsnění vstřikovacího portu, návrh pozitivních a negativních sloupců pólů, zvyšování odporu sloupce pozitivního pólu a návrh výbuchu a převrácení desek. Tyto konstrukční prvky spolupracují na zlepšení bezpečnosti a výkonu lithiových baterií.