1 Огляд структурних компонентів квадратної оболонки батареї
Структурні компоненти квадратної оболонки батареї відіграють вирішальну роль у літієвих акумуляторах. В основному він відіграє роль у передачі енергії, перенесенні електроліту, захисту безпеки, фіксації та підтримки акумуляторів та декоративного вигляду. Це має прямий вплив на безпеку, герметизацію та енергоефективність літієвих батарей.
З точки зору частки ринку, згідно з відповідними даними, розмір ринку конструкційних компонентів літієвих акумуляторів Китаю досягне 52,6 мільярда юанів у 2024 році, щорічно зростання 86. 2%. Серед них квадратні компоненти структурних акумуляторів давно займають основну частку ринку структурних компонентів, що становить 90,7%, тоді як циліндричні конструкційні компоненти акумулятора становлять лише 9,3%. В основному це пов'язано з швидким розвитком нового ринку енергетичних транспортних засобів Китаю за великою підтримкою національної політики, що призводить до значного збільшення виробничої потужності та кількості акумуляторів на замовлення підприємств з акумуляторами. Квадратні батареї краще підходять для цього масштабного виробничого попиту.
Структурні компоненти квадратних батареї -батареї зазвичай складаються з оболонки та кришки пластини. Виробництво оболонки порівняно просте, в основному використовуючи технологію безперервного розтягування, як правило, використовуючи сталеві або алюмінієві оболонки, з високою міцністю на конструкції та сильною здатністю протистояти механічним навантаженням. Складність виробничого процесу покриваючої пластини, як правило, значно вища, ніж у оболонки, і її основні функції включають функцію фіксації/герметизації, функцію провідності струму, функцію зняття тиску, функцію захисту запобіжника та зниження функції електричної корозії. Наприклад, лазерне зварювання верхньої кришки до алюмінієвої оболонки, обгортання та закріплення голих акумуляторних комірок та досягнення герметичного ефекту; Верхній полюс, шматок адаптера та вухо акумуляторної клітини зварені для забезпечення провідності зарядки та струму викиду акумуляторних комірок; Коли акумулятор відчуває аномальність, а внутрішній тиск повітря збільшується, клапан, захищений від вибуху, на верхній кришці відкриється для вивільнення тиску та зменшення ризику вибуху.
Структурні компоненти квадратної оболонки батареї відіграють незамінну та важливу роль у літієвих акумуляторах, а їхні перспективи ринку все більш широкі з розробкою нових енергетичних транспортних засобів та ринків зберігання енергії.
2 типи та функції структурних компонентів
(1) оболонка
Оболонка, як важливий компонент структури батареї квадратної оболонки, відіграє вирішальну роль у фіксації, захисті, герметизації та розсіюванні тепла. Школа служить бар'єром між активними речовинами всередині акумулятора та зовнішнім середовищем протягом усього свого життєвого циклу, фіксуючи внутрішню електрохімічну систему та забезпечуючи стабільну структуру акумулятора в різних середовищах. З точки зору захисту, оболонка може витримати певні механічні навантаження, щоб запобігти пошкодженню зовнішніх ударів акумуляторних комірок. Функція герметизації гарантує, що електроліт не протікає і підтримує нормальний робочий стан акумулятора. У той же час, оболонка також може допомогти розсіювати тепло, розсіюючи тепло, що утворюється під час роботи акумулятора, та покращуючи термін безпеки та обслуговування акумулятора.
Процес виробництва оболонки в основному включає різання сировини, точність безперервного глибокого малювання, різання, очищення, сушіння та випробування. Серед них точна технологія безперервного розтягування - це складність у виробництві оболонок. У цьому процесі необхідно забезпечити рівномірність товщини стінки та запобігти руйнуванню. Порівняно зі звичайним одноразовим формуванням штампування, точність безперервного розтягування складніше, а його основні бар'єри лежать у формі та обладнання для розтягування. Високоякісні форми та вдосконалене обладнання для розтягування можуть забезпечити розмірну точність та стабільність продуктивності оболонки.
(2) кришка пластини
Обкладинка відіграє вирішальну роль у структурних компонентах квадратних батарейних комірок оболонок, з такими функціями, як з'єднання, ізоляція, ущільнення та профілактика вибуху.
Сталева ковпачка розташована у верхній частині кришки пластини і має високу міцність. Він не легко деформується, коли піддається зовнішнім силам і відіграє роль у захисті алюмінієвого аркуша, захищеного вибухом. Це також компонент з'єднання упаковки між акумуляторами. Герметичне кільце розташоване на самому зовнішньому краю кришки пластини, ізолюючи металеві деталі всередині композитної ковпачки з оболонки сталевої акумулятора, забезпечуючи ізоляцію для запобігання внутрішніх коротких ланцюгів в акумуляторі, а також подання як ущільнення після герметизації акумулятора. Компоненти, що підтверджують вибух, в основному використовуються для відшкодування електроенергії та тиску у випадку перевантаження акумулятора, щоб запобігти вибухам, спричиненим високим внутрішнім тиском акумулятора. Вони складаються з ізоляційних кілець, алюмінієвих аркушів, захищених від вибуху та з’єднання алюмінієвих аркушів. Серед них алюмінієвий лист, захищений від вибуху, розташований посередині кришки пластини і є основним компонентом, який визначає критичний тиск для відключення та вивільнення ланцюга. Коли внутрішній тиск акумулятора досягає певного значення, він автоматично лопається і випускає тиск, забезпечуючи безпеку використання акумулятора; Підключений алюмінієвий лист розташований у нижній частині кришки пластини і з'єднаний з алюмінієвим листом, захищеним вибухом через лазерне зварювання. Коли акумулятор знаходиться в небезпечному стані, він відключається від алюмінієвого листа, захищеного вибухом; Ізоляційне кільце розташоване на з'єднанні між алюмінієвим листом та алюмінієвим листом, захищеним від вибуху, відіграючи роль у ізоляції та ізоляції.
Процес виробництва покриваючих плит є складнішим, ніж в снарядах, в основному, включаючи штампування та ін'єкційне ліплення, перевірку компонентів, покриття клею, занурення асфальту, форму краю, зварювання плями, складання компонентів, зварювання плями, готове складання продуктів, огляд та склад. Процес тестування включає тестування на вибух, тестування тиску, тестування на герметизацію гелію, тестування внутрішнього опору та тестування на опір. Більш складні зв’язки у виробничому процесі-штампування та зварювання, включаючи штампування сталевих ковпачків, вибухонебезпечний алюмінієвий штампування листа, з'єднання штампування алюмінієвого листа, штампування ущільнювальної кільця, штампування ізоляційного кільця, зварювання тертя під час встановлення полюсів, лазерне зварювання під час складання тощо
(3) Посилання модуля акумулятора
Посилання модуля акумулятора відіграє важливу підключену роль у модулі акумулятора живлення. Він здебільшого застосовує метод багатошарових композитних матеріалів, де один шар матеріалу є з'єднувальним шаром між з'єднувачем та полюсом для забезпечення продуктивності зварювання. Укладаючи кілька шарів матеріалів, можна забезпечити провідність сполучної шматки. Підкладка дошки підключення обробляється і утворюється шляхом укладання декількох шарів фольги, які можуть утворювати гнучку область для компенсації переміщення, спричиненого розширенням силового ядра акумулятора, та зменшення впливу на інтерфейс низької міцності. Роз'єми модулів живлення акумулятора, як правило, прямокутні, трапецієподібні, трикутні, у формі платформи тощо. Поверхня з'єднання наклеюється на 0. Під час зварювання поверхня схильна до окислення та знебарвлення при високих температурах, а полірування та очищення потрібні, не пошкоджуючи поверхневе покриття продукту.
3 Аналіз проектних випадків
(1) Розробка нового вибухового доказового клапана
У новому типі структури клітин батареї квадратної оболонки вибух, захищений від вибуху, встановлюється на протилежній стороні позитивних та негативних полюсів і звернена до землі, що приносить багато переваг. По-перше, завдяки цьому макету немає необхідності зарезервувати вибухонебезпечний простір у верхній частині акумуляторної комірки, значно заощаджуючи внутрішній простір кожуха акумуляторних комірок. Відповідно до відповідних даних досліджень, ця конструкція може збільшити об'ємну щільність енергії. По-друге, у практичних програмах, якщо продукт втрачає контроль через високу температуру, вибух клапана, захищеного вибухом, не завдає шкоди персоналу кабіни та кабіни водія, ефективно усуваючи особисті небезпеки.
Наприклад, у практичному застосуванні нових енергетичних транспортних засобів цей новий тип структури клітин батареї квадратних оболонок може забезпечити більш високі гарантії безпеки для водіїв та пасажирів.
(2) Інтегрований дизайн
У деяких випадках виготовлення методів для конструкцій клітин -батареї квадратних оболонок, рідких охолоджених пластин, шини та джгути відбору проб розробляються інтегровано. Ця конструкція має значні переваги. З одного боку, рідкі охолоджені пластини можуть швидко знизити температуру акумуляторних комірок, гарантуючи, що вони працюють у відповідному температурному діапазоні, тим самим покращуючи їх продуктивність та термін служби. Наприклад, у фактичному тестуванні квадратні клітини оболонки з використанням інтегрованих рідинних охолоджених пластин можуть знизити температуру порівняно з традиційними конструкціями при безперервній роботі з високим навантаженням. З іншого боку, інтегрована конструкція зменшує кількість компонентів, спрощує процеси встановлення та підвищує ефективність виробництва. Тим часом, інтегрований дизайн також може зменшити загальні витрати та підвищити конкурентоспроможність ринку продукції.
(3) Конструкція складання повного полюса
Дизайн пружини картки в структурі клітин батареї Sull Sull Square Square унікальна та геніальна. Пружина картки складається з першої плоскої пластини та другої плоскої пластини, має V-подібну структуру, виготовлену з еластичного металевого матеріалу. Ця конструкція має значні переваги у з’єднанні полюсного вуха та обкладинки. По-перше, пружина еластичної V-подібної картки використовує власну силу відскоку, щоб притиснути обидві сторони до кришки пластини та поверхню полюса, досягаючи мети електричного з'єднання. Ефект еластичної сили є більш сприятливим для поліпшення провідності контакту між інтерфейсами. Поки існує еластична сила, ця провідність існує, тому зварювальне з'єднання можна уникнути, зменшуючи складність складання. По-друге, провідна площа поперечного перерізу пружини картки залежить від області поперечного перерізу з'єднання між першою пластиною та другою пластиною, яка більша порівняно з з'єднанням звичайних адаптерів та точок зварювання.
(4) Конструкція фіксованої структури
Фіксована конструкція для квадратних батарей -батарей та методу виготовлення корпусів модуля акумулятора має високу практичну цінність. Ця конструкція включає комбінацію шасі акумулятора, фіксаційна ковпачок для акумулятора та ремінь для упаковки. Шасі акумулятора оснащене першим слотом для фіксації акумулятора, сумісним з нижньою клітиною акумулятора квадратної оболонки, який може щільно затискати нижню частину клітини акумулятора квадратної оболонки. Верхній фіксуючий ковпачок акумулятора оснащений другою канавкою для фіксації акумулятора, сумісною з верхньою клітиною акумулятора квадратної оболонки, яка щільно затискає верхню частину клітини акумулятора квадратної оболонки. Нарешті, пакувальна стрічка розміщується на шасі акумулятора та верхній закріплюючому ковпачку акумулятора, утворюючи єдину конструкцію фіксації акумулятора. Крім того, коробка модуля акумулятора оснащена компонентами проти ковзання та верхньою пластиною для фіксації розділів. Компонент проти ковзання включає ковзаючі рейки, розташовані з обох боків корпусу модуля акумулятора, та обмеження ребер, розташованих у нижній частині корпусу модуля акумулятора, що може обмежити фіксовану конструкцію кожної батареї та запобігти її струшуванню. Верхню пластину для фіксації розділу можна розібрати та підключати до зовнішньої оболонки коробки модуля акумулятора, яка може утворювати стиснення та фіксацію у верхній частині декількох конструкцій для фіксації акумуляторів. Ця конструкція покращує фіксовану безпеку квадратних акумуляторних комірок і забезпечує надійну гарантію для застосування батарей для зберігання енергії.
4 Підсумок точок дизайну
Конструкція структурних компонентів батареї квадратних оболонок вимагає багатьох ключових моментів, які відіграють вирішальну роль у поліпшенні безпеки та продуктивності літієвих батарей.
(1) Дизайн герметизації порту впорскування
Дизайн герметизації порту впорскування безпосередньо пов'язаний з терміном безпеки та обслуговування акумулятора. Інжекційний порт герметизації, розроблений CATL, складається з металевої частини та гумової частини, з втручанням підходить при контакті з отвором для введення. У ін'єкційному отворі є поглиблення, а гумова частина герметичного нігтя має випуск, який може займатися перервою. Ця конструкція може охолонути збірку при низьких температурах, ефективно запобігаючи генерації металевих пучок і частинок, і досягаючи надійної герметизації отвору впорскування. У той же час, гумова частина може запобігти потраплянню металевих пупків і частинок у корпус акумулятора, забезпечуючи безпеку продуктивності акумулятора. Приймаючи механічну структуру ущільнення, без необхідності лазерного зварювання, процес простий і може значно зменшити витрати.
(2) Позитивна та негативна конструкція полюсів
Позитивний полюс зазвичай виготовляється з алюмінієвого полюса, а негативний полюс виготовлений з мідного алюмінієвого композиційного полюса, який в основному відіграє роль у поточній провідності. У батареї верхній полюс кришки, шматок адаптера та вухо клітини зварені та з'єднані, щоб забезпечити безперервність зарядки та розряду струму комірки; У модулі верхній полюс кришки лазерний зварений і закріплений до шин, щоб утворити серію/паралельне з'єднання. Крім того, безпосередньо з’єднання алюмінієвої оболонки та позитивного полюса може усунути різницю потенціалу між ними та запобігти корозії алюмінієвої оболонки.
(3) Підвищити опір позитивної стовпчики
Опір між позитивним електродом та алюмінієвою оболонкою дуже малий, на рівні міліохма. Коли в акумуляторі відбувається коротке замикання, струм ланцюга високий, що може легко спричинити запалювання та призвести до пожежі акумулятора, створюючи значну небезпеку для безпеки. В даний час провідний пластиковий або кремній карбід зазвичай додається між верхньою кришкою алюмінієвої оболонки та позитивним полюсом акумулятора для підвищення стійкості про електропровідність між алюмінієвою оболонкою та позитивним полюсом. Ningde Times також спроектував термістор PTC між позитивним полюсом та верхнім покривом, який використовує характеристику його опору, що змінюється при температурі, щоб швидко споживати внутрішню енергію акумулятора, коли зовнішнє коротке замикання відбувається в акумуляторі живлення, уникаючи термічного удару, викликаного надмірним теплом на резисторі. Це не лише дозволяє уникнути проблеми невеликих резисторів легко плавлення, але й уникає проблеми запалювання акумулятора або плавлення опору, спричиненого високою температурою.
(4) Дизайн вибухових та перегорткових табличок
Як правило, верхня кришка літієвих батарей фосфатів заліза приймає єдину конструкцію клапана, захищеного вибухом, а тиск відкриття клапана, захищеного вибухом, як правило, 0. 4 ~ 0. 8mpa. Коли внутрішній тиск збільшується і перевищує тиск відкриття клапана, захищений від вибуху, клапан, захищений від вибуху, розривається від виїмки та відкриється для полегшення тиску. Окрім використання клапанів, захищених вибухом, батареї потрійних систем також мають комбіновану конструкцію фліп-пластин SSD. Тиск відкриття клапана, захищеного від вибуху, і тиск перевертання SSD, як правило, {{1 0}}. 75 ~ 1. 0 5mPA та 0,45 ~ 0,5MPA відповідно. Коли внутрішній тиск акумулятора збільшується до тиску, що перевертається SSD, перегортає шматок вгору, швидко відрізаючи струм. У той же час, алюмінієвий з'єднуючий запобіжник розплавить, що спричиняє позитивні та негативні полюси верхньої кришки в короткому замиканні безпосередньо, швидко відрізаючи струм.
Конструктивні точки конструктивних компонентів батареї Square Shell включають герметизацію порту впорскування, проектування позитивних та негативних стовпців стовпів, підвищення стійкості позитивної стовпчики та конструкції вибухових та перегорткових пластин. Ці елементи дизайну працюють разом, щоб покращити безпеку та продуктивність літієвих батарей.