Analysen af ​​Lithium-ion-batteriets strukturelle komponenters industri: Udviklingstendenser inden for aluminiumshylster, posecelle og strømbatteripakketeknologier

Med den hurtige vækst på markederne for det nye energikøretøj, energilagringssystem, elektriske to-motorer og industrielle backup-kraftmarkeder er lithiumbatteriets strukturelle komponenter blevet en uundværlig og afgørende del af industrikæden for strømbatterier. Som vitale mekaniske beskyttelses- og elektriske forbindelseskomponenter i batterisystemet påvirker strukturelle komponenter direkte batteriets sikkerhedsydelse, tætningsydelse, cykluslevetid og energiudnyttelseseffektivitet.

 

Strukturelle komponenter til lithiumbatterier omfatter typisk cellehuset, topdækslet, terminaler, forbindelsesflige, fleksible konnektorer og batteriindkapslingsmaterialer. Blandt disse er konstruktionskomponenter af aluminiumskabinet en af ​​de mest udbredte løsninger inden for det nuværende strømbatterifelt, bredt anvendt i aluminiumskuffert til EV Lithium-batteripakker, energilagringssystemer og nye batterimoduler til energikøretøjer.
 

 

 

Strukturelle komponenter til lithiumbatterier refererer til dele af metal eller kompositmateriale, der bruges til at beskytte cellen, muliggøre strømledning, yde mekanisk støtte og tilbyde sikkerhedsbeskyttelse.

 

Baseret på emballageform er almindelige lithiumbatterier i øjeblikket opdelt i tre hovedtyper: prismatiske batterier, cylindriske batterier og posebatterier.

 

Firkantede og cylindriske batterier bruger typisk et hårdt metalhus, med deres kernestruktur bestående af batterihuset og en dækplade. Posebatterier bruger på den anden side en aluminium-plastikfilmindkapslingsstruktur for at opnå et lettere design.

 

Til stor-energilagringssystemer forbedrer brugen af ​​et aluminiumshus til Powerwall Lithium Battery Packs effektivt batteripakkens mekaniske styrke og miljømæssige tilpasningsevne og finder derfor udbredt anvendelse i bolig- og kommerciel energilagring.

 

 

Strømbatterier lagrer en stor mængde elektrisk energi. Når der opstår overopladning, kortslutninger eller termisk løb, stiger cellens indre tryk hurtigt.

 

Strukturelle komponenter sikrer ikke kun cellerne, men udfører også følgende nøglefunktioner:

 

Strømledning
Celleforsegling
Trykudløsning
Kortslutningsbeskyttelse
Korrosionsbeskyttelse
Mekanisk støtte

 

Især i højspændingsbatterisystemer og nye energikøretøjsplatforme påvirker designpræcisionen af ​​strukturelle komponenter direkte køretøjets overordnede sikkerhedsydelse.

 

For strømsystemer, der bruger aluminiumskasse til bilbatterier, skal strukturelle komponenter samtidigt opfylde flere krav, herunder høj styrke, letvægt og korrosionsbestandighed.
 

 

 

På det prismatiske batterimarked er aluminiumsskaller blevet det almindelige valg.

 

Aluminiumsmaterialer er lette, har fremragende termisk ledningsevne og er nemme at behandle, og opfylder de dobbelte krav til høj energitæthed og letvægtsdesign til strømbatterier.

 

Moderne strømbatterier anvender i vid udstrækning aluminiumskalløsningen til lithiumprismatiske celler og danner en komplet skalstruktur gennem dybtræknings-, stemplings- og præcisionssvejseprocesser.

 

For de nye energibus- og erhvervskøretøjssektorer er aluminiumsskaller til LiFePO4-batteripakker til el-biler blevet en vigtig anvendelsesretning, med deres struktur med høj-styrke, der er i stand til at modstå langvarige-vibrationer og komplekse driftsforhold.

 

I mellemtiden bruger energilagerbatteriet i stigende grad aluminiumskaller til lithiumjernfosfatbattericeller for at forbedre den overordnede sikkerhed og pålidelighed af lithiumjernfosfatbatterisystemer.

 

 

I en hård-batteristruktur er dækslet normalt den mest teknologisk avancerede del.

En komplet batteridæksel omfatter typisk:

 

Terminaler
Eksplosionssikker-ventil
Sikkerhedsventil
Aktuel afbrydelsesenhed
Isoleringskomponenter

 

Når batteriets indre tryk stiger unormalt, kan den eksplosionssikre struktur frigive trykket i tide, hvilket reducerer risikoen for termisk løb.

 

Terminalerne er ansvarlige for strømtransmission, hvilket sikrer en stabil forbindelse mellem cellen og det eksterne kredsløb.

I udformningen af ​​store LFP batteri aluminiumsskaller bestemmer dækslets lufttæthed og svejsekvalitet ofte hele cellens levetid.

 

 

Fremstillingen af ​​aluminiumsskaller til lithiumbatterier hører til det typiske område for præcisionsmetalbearbejdning.

Fælles processer omfatter:

 

Præcisionsstempling
Dyb tegning
Lasersvejsning
CNC præcisionsbearbejdning
Overfladebehandling

Dybtegningsteknologi bestemmer direkte dimensionsnøjagtigheden og konsistensen af ​​skallen.

 

For prismatiske LFP-celle-aluminiumskalprodukter styres dimensionstolerancer normalt inden for et meget lille område for at sikre stabiliteten af ​​efterfølgende automatiseret samling.

 

Med forbedringen af ​​automatiserede produktionsniveauer har moderne produktionslinjer for strukturelle komponenter i vid udstrækning vedtaget intelligente inspektionssystemer for at opnå høj-konsistensproduktion.
 

 

 

I modsætning til hårde-skalbatterier bruger bløde-batterier en aluminium-plastikfilm til indkapsling.

 

Aluminium-plastfilmen er typisk sammensat af et nylonlag, et aluminiumsfolielag og et polypropylenlag, der tilbyder gode barriereegenskaber og fleksibilitet.

 

De største fordele ved bløde-pakkebatterier er:

Letvægts, høj energitæthed, fleksibelt design og god sikkerhedsydelse.

Derfor er de meget brugt i forbrugerelektronik,-avanceret energilagring og nogle nye energikøretøjsområder.

 

Til nogle lette applikationer, som f.eks. produkter relateret til aluminiumsetui til blød-pakke LiFePO4 genopladelige batterier, er valget mellem blød-pakke og aluminium-skalløsninger ofte baseret på specifikke krav.

 

 

Firkantede batterier tilbyder fordele såsom kompakt struktur, høj pakningseffektivitet og høj pladsudnyttelse, hvilket gør dem til den almindelige tilgang på det nuværende marked for nye energikøretøjer.

 

Cylindriske batterier har modne fremstillingsprocesser, høj konsistens og er velegnede til stor-automatiseret produktion. Mange Samsung prismatiske celler i aluminiumsskal og cylindriske batterisystemer anvender standardiserede fremstillingsmetoder for at sikre produktstabilitet.

 

Posebatterier tilbyder højere energitæthed og lavere vægt, men deres fremstillingsproces er mere kompleks og kræver emballagematerialer af højere-kvalitet.

 

Fra et markedsudviklingsperspektiv vil disse tre teknologiske ruter eksistere side om side i en længere periode og danne differentierede layouts baseret på forskellige anvendelsesscenarier.

 

 

Med den fortsatte vækst af nye energikøretøjer, energilagringssystemer og intelligent transportudstyr udvikler lithium-ionbatteriets strukturelle komponenter sig i følgende retninger:

 

Anvendelse af aluminiumslegeringsmaterialer med højere-styrke

Lettere strukturelt design

Højere niveauer af automatiseret produktion

Højere-dimensionel konsistenskontrol

Overlegent sikkerhedsbeskyttelsesdesign

Højere materialeudnyttelse

 

I fremtiden, uanset om det er aluminiumskassen til bil LiFePO4 batteripakken, aluminiumskassen til elcykelbatteripakken eller det prismatiske lithiumbatteri Aluminiumsskal, der bruges i store-energilagringssystemer, vil alle fortsætte med at opgradere mod højere præcision, højere pålidelighed og lavere omkostninger.

 

 

Selvom lithium-ion-batteriets strukturelle komponenter ikke tegner sig for den højeste andel af batteriomkostningerne, er de afgørende grundlæggende komponenter, der bestemmer batteriets sikkerhed, stabilitet og levetid. Fraaluminiumsskaller til lithium-ion-batteriertil store-strømbatterimoduler, fra energilagringssystemer til elektriske køretøjer, er udviklingen af ​​strukturel komponentteknologi altid gået frem i takt med opgraderingen af ​​den nye energiindustri. Med kontinuerlige fremskridt inden for fremstillingsprocesser og konstant innovation inden for materialeteknologi, vil højtydende aluminiumskalkonstruktionskomponenter spille en endnu vigtigere rolle i den fremtidige nye energiindustrikæde.