Deformasjonsmekanisme og systematisk forebyggingsstrategi for prismatisk aluminiumshus

Bilbatterier i aluminium er mye brukt i felt som nye energikjøretøyer på grunn av deres strukturelle regler og høy energitetthet. Men på grunn av dens anisotrope strukturelle egenskaper kan ujevne krefter i lengde- og bredderetningene under produksjonsprosessen lett føre til deformasjonsproblemer som ujevnheter, som igjen påvirker sikkerheten og levetiden til batteriet. Forekomsten av deformasjonsproblemer er nært knyttet til flere aspekter som materialegenskaper, produksjonsprosesser og intern miljøkontroll av strømbatterienheter.

Fra perspektivet til material- og strukturdimensjoner er valg og styrkedesign av aluminiumskoffert for nye energibærermaterialer grunnleggende faktorer. Hvis det brukes materialer med utilstrekkelig strekkfasthet (som 3003 aluminiumslegering) eller litiumbatterier i aluminium med en tykkelse mindre enn 0,6 mm, er de utsatt for å gi deformasjon under indre trykk og termisk stress. Samtidig kan de strukturelle egenskapene til sveiseområdet ikke ignoreres: den varmepåvirkede sonen som dannes under sveiseprosessen vil redusere lokal styrke med 20% til 30% på grunn av gitteromorganisering, og bli et spenningskonsentrasjonsområde som er utsatt for deformasjon under påfølgende spenning.

Rasjonaliteten til sveiseprosessen har en avgjørende innvirkning på den strukturelle stabiliteten til det prismatiske aluminiumshuset. Lasersveising, som en vanlig prosess, hvis varmetilførselen ikke er riktig kontrollert (som effekt over 300 W eller sveisehastighet under 30 mm/s), kan det føre til at lokale temperaturer langt overstiger smeltepunktet til aluminium (660 grader), at smeltebassenget blir for dypt, og at krympespenningen for kjølingen øker kraftig; Feil sveisestrengdesign, som fravær av spenningsavlastende hakk i kontinuerlig ringsveising og sveisestrengbredde mindre enn 0,8 mm, kan redusere sveisens last-bæreevne og ytterligere forverre risikoen for deformasjon.

Det unormale interne trykket til batteriet er en annen termodynamisk kjerneårsak til deformasjon. Når temperaturen overstiger 45 grader, vil sidereaksjoner som elektrolyttnedbrytning og unormal skade på SEI-film akselerere gassproduksjonen. Når det indre trykket overstiger 10 kPa, vil det presse deformasjonen av Prismatiske cellehus. Samtidig, i en fulladet tilstand, kan den negative elektrodeutvidelseshastigheten nå 20% til 30%. Hvis gapet mellom battericellen og innerveggen av skallet overstiger 1,0 mm (industristandardavstanden er 0,3 til 0,8 mm), kan ikke ekspansjonskraften effektivt begrenses av skallet, og vil snu til høyere frihetsgrader i vertikal retning, og forårsake deformasjon av dekkplaten eller sideveggen.

I tillegg kan prosesskontrollavvik under produksjonsprosessen også forårsake eller forverre deformasjonsproblemer: når gapet mellom dekkplaten og Nye energi aluminium batterikasser overstiger 0,2 mm under montering, vil termisk sveising direkte forårsake deformasjon ved å overlappe med gapet forskyvningseffekt; Når vakuumgraden under forseglingsstadiet er for lav (under -90 kPa), vil eksternt atmosfærisk trykk virke på de svake delene av skallet, og forårsake passiv kompresjonsdeformasjon.

Basert på deformasjonsmekanismen ovenfor, kan et forebyggings- og kontrollsystem konstrueres fra aspekter som materialoptimalisering, prosessforbedring, intern trykkkontroll og prosessstyrking. Når det gjelder material- og strukturoptimalisering, er kjerneideen å forbedre belastnings-bærekapasiteten til batteridekselet i aluminium, noe som kan oppnås ved å bruke 5052 aluminiumslegering med høyere strekkfasthet, legge til 0,5 til 1,0 mm høye forsterkningsribber i toppdekselområdet, og øke skallet til 1,0 mm tykkelse.

Samtidig er en sammensatt sveisestruktur som kombinerer lasersveising og ultralydsveising tatt i bruk for å redusere enkeltpunkts varmetilførsel og forbedre stabiliteten til sveiseområdet. Sveiseprosessforbedringen av det oppladbare aluminiumsskallet må fokusere på finkontroll, ta i bruk gradienteffektsveisestrategi (som parameterkombinasjon av startseksjon 200 W/30 mm/s, midtseksjon 250 W/25 mm/s og sluttseksjon 180 W), og kontrollere dybden av den varmepåvirkede sonen innenfor 0,5 mm; Samtidig vil den kontinuerlige sveisestrengen endres til segmentert sveisemodus (5 til 8 mm per seksjon), med en reservert 2 mm spenningsfrigjøringssone, og sveisestrengens bredde økes til 1,2 mm for å forbedre sveisebæreevnen.

Intern trykkkontroll må starte fra to aspekter: ekspansjonskompensasjon og undertrykkelse av gassproduksjon. I utformingen av Lithium-ion-batteriets aluminiumskallstruktur, kan et elastisk bufferlag med en kompresjonsgrad som overstiger 50 % installeres på innsiden av dekkplaten, og etterlate 0,5 til 1,0 mm ekspansjonsrom for å redusere trykkpåvirkningen forårsaket av negativ elektrodeekspansjon; Når det gjelder kjemisk systemoptimalisering, kan tilsetning av 1 % til 2 % FEC-filmdannende tilsetningsstoffer- under injeksjonsprosessen effektivt undertrykke unormal skade på SEI-filmen, kontrollere gassproduksjonen ved full belastning innenfor 0,5 ml/Ah, og redusere intern trykkakkumulering fra kilden.

Styrking av prosesskontroll krever innføring av intelligent teknologi, ved bruk av et visuelt posisjoneringssystem i monteringsprosessen for å kontrollere posisjoneringsnøyaktigheten innenfor ± 0,05 mm; Oppgrader samtidig sveisefestet til klemmemodus med konstant kraft for å sikre at klemkraftsvingningen på 20 til 30 N ikke overstiger 5 %, noe som reduserer risikoen for deformasjon forårsaket av monteringsavvik. Legg til en trykkteststasjon under formasjonsstadiet, som automatisk vil avgi en alarm når trykket overstiger 5 kPa. Kombinert med røntgendeteksjon av EV-bilbatteriets deformasjonshastighet, vil terskelen bli kontrollert innenfor 0,3 % for å oppnå tidlig identifisering og kontroll av deformasjonsproblemer.

Hvis du støter på tekniske problemer knyttet tilPrismatisk kabinett i aluminiumdeformasjon eller behov for prosessoptimaliseringsstøtte under produksjonsprosessen, ta gjerne kontakt med oss ​​gjennom plattformen, så vil vi gi deg profesjonelle løsninger og teknisk konsultasjon.