Forskning og anvendelse av lufttetthetskontroll av batterikabinetter i aluminiumslegering

 

Skreddersydde-sveisede batterikabinetter i aluminiumslegering er en avgjørende komponent i battericeller for nye energikjøretøyer. Deres lufttetthet påvirker direkte sikkerheten og stabiliteten til hele systemet. Spesielt i litium-ionbatteripakker som bruker væskekjølesystemer, er lufttetthetskontroll en nøkkelteknologi. Ved å analysere væskekjølestrukturen, monteringsprosessen og sveiseparameterne, foreslår denne artikkelen forbedringstiltak fra perspektivene til materialekstruderbarhet og sveiseprosessoptimalisering, noe som effektivt forbedrer lufttettheten og konsistensen til kabinetter av aluminiumslegering i litium-ionbatteriproduksjon.

 

 

 

Med den raske utviklingen av nye energikjøretøyer og energilagringssystemer, fortsetter etterspørselen etter litium-ionbatterier, Lifepo4-kraftceller og solenergilagringssystemer (litiumbatteripakker) å vokse i kraft- og energilagringssektorene. For å oppnå kjøretøyets lettvekt og forbedret rekkevidde er batterikabinetter i aluminiumslegering (Battery Enclosures) mye brukt i produksjonen av litiumbatteripakker og batteripakkesett på grunn av deres utmerkede styrke-til-vektforhold og korrosjonsbestandighet.

 

Sammenlignet med støpte aluminiumskonstruksjoner, gir sveisede aluminiumshus fordeler som lave støpeutviklingskostnader, høy strukturell fleksibilitet og overlegen varmeavledning. Under monteringen og sveiseprosessen med flere komponenter kan det imidlertid lett oppstå dårlig lufttetthet, noe som lar kjølevæske eller fuktighet trenge inn, og dermed påvirke ytelsen og levetiden til litium-ionbattericellen. Dårlig lufttetthetskontroll kan ikke bare forårsake systemfeil som kortslutning og korrosjon, men også påvirke sikker drift av batteriet for litium-ionenergilagringssystemer. Derfor har kontroll av lufttettheten til hus av aluminiumslegering blitt et kritisk problem i produksjonen av litium-ionbatterier for nye energikjøretøyer og solcellesystemer.

 

 

Strømbatteripakker bruker primært luftkjøling og væskekjøling for varmeavledning. Mens væskekjøling er strukturelt kompleks, tilbyr den utmerket termisk ledningsevne og temperaturkontroll, noe som gjør det til det vanlige alternativet. Væske-avkjølte hus av aluminiumslegering er vanligvis sveiset sammen fra flere aluminiumsplater og består av et øvre deksel, et nedre skall og kjølekanaler.

 

I produkter som Lithium SuperPack Batteries og Lithium-ion Batteries for Solar Products, er lufttetthetskravene til væskekjølekanalen mye høyere enn for huset. Testing krever en dedikert lufttetthetstestarmatur, der trykkluft injiseres under standard temperatur- og trykkforhold, og tetningsytelsen vurderes ved hjelp av trykkfallsmetoden. Dårlig lufttetthet fører ofte til lekkasjer, korrosjon og kortslutninger i væskekjølesystemet, noe som utgjør en trussel mot påliteligheten til hele litium solcellebatterisystemet.

 

De primære produksjonsprosessene for det sveisede aluminiumsplatehuset inkluderer: aluminiumsstøping, plateekstrudering, saging, maskinering, buesveising og friksjonsrørsveising, lufttetthetstesting og montering. Behandlingskvaliteten til den væskekjølende grunnplaten bestemmer direkte sikkerheten og holdbarheten til hele litium-ion-batteripakken.

 

 

Analyse av mislykkede batteribrettprøver viste at lufttetthetsdefekter primært var konsentrert i sveisene og bunnplatens hulrom. Omtrent 83 % av luftlekkasjene er forårsaket av dårlige sveiser, inkludert problemer som-endende senterporøsitet og gjennombrenning-; ca. 16 % er forårsaket av sprekker og delaminering i platehulrommet.

 

Hovedårsakene til disse defektene inkluderer:

Feil plateekstrudering, noe som resulterer i dårlig sveisekvalitet;

Feil tilpasning av sveisestrøm og hastighet, noe som resulterer i ufullstendig fusjon;

Utilstrekkelig fastspenning av bunnplaten, noe som resulterer i deformasjon forårsaket av sveisekrymping;

Utilstrekkelig styrke på platestrømningskanalens sidevegger, noe som resulterer i sprekker forårsaket av sveisespenning.

 

Disse problemene påvirker ikke bare den strukturelle integriteten til boksen, men kan også føre til kjølevæskelekkasje, som truer den langsiktige-driftsstabiliteten til litiumionbatteriet for solenergisystemet.

 

 

(1) Optimalisering av materialer og ekstruderingsprosess

For å forbedre kvaliteten på sveising av metallplater, bør vi starte med ekstruderingsdysens struktur og prosessparametere:

 

Gjør den øvre dysen passende tykkere og reduser diameteren på avledningshullet for å øke sveisekammervolumet og forbedre det hydrostatiske trykket.

Juster ekstruderingstemperaturen og hastigheten (f.eks. fra 475 grader til 440 grader og fra 3 m/s til 2,4 m/s);

Velg en ekstruder med høyere tonnasje (f.eks. fra 2800T til 4000T) for å øke ekstruderingskraften og materialtettheten.

 

Disse tiltakene forbedrer effektivt materialets sveisbarhet og gir en mer stabil grunnmaterialkvalitet for etterfølgende sveising.

 

(2) Sveiseprosess og deformasjonskontroll

For å løse problemer med sveisedeformasjon og luftlekkasje, tas følgende tiltak:

 

Still inn forskjellige strømmer, spenninger og sveisehastigheter i henhold til platetykkelsen og sveisekravene;

Legg til klemmefester for å forhindre at bunnplaten deformeres og forskyves.

Kontroller varmetilførselen nøyaktig for å sikre at sveisen er fullstendig smeltet og overflaten er glatt.

Utfør 100 % lufttetthetstesting på den sveisede litiumbatteripakken for å sikre ingen lekkasje.

 

Etter forbedringen økte lufttetthetsgraden for den ferdige boksen fra de opprinnelige 55 % til mer enn 90 %, og oppfyller applikasjonsstandardene for høy-litium-ionbatteripakke og litiumbatteripakke for solenergilagringssystemer.

 

 

 

Lufttettheten til batteriboksen i aluminiumslegering er direkte relatert til sikkerheten, levetiden og miljøtilpasningen til litiumbatteriene og Power Battery Cell-systemene. Gjennom systematisk optimalisering av plateekstruderingsprosessen, formdesign og sveiseparametere, kan lufttetthetsproblemet til væskekjøleboksen effektivt løses, og produktets konsistens og pålitelighet kan forbedres.

 

Dette forskningsresultatet er av stor referanseverdi for produsenter av batterier for litium-ionenergilagringssystemer, litium-ionbatterier for solcellesystemer og litium-ionbatteripakker. I fremtiden, som anvendelsesomfanget av litium solcellebatterier ogLifepo4 kraftcellerfortsetter å ekspandere, vil den høye-lufttettheten og høye-pålitelige produksjonsteknologien til batteribokser i aluminiumslegering bli et nøkkelledd for kvalitetskontroll i den nye energiindustrikjeden.