1 Преглед на структурните компоненти на батерията с квадратна обвивка
Структурните компоненти на батерията с квадратна обвивка играят решаваща роля в литиевите батерии. Той играе главно роля за предаване на енергия, носене на електролит, защита на безопасността, фиксирането и поддържането на батерии и декоративния външен вид. Той има пряко влияние върху безопасността, запечатването и енергийната ефективност на литиевите батерии.
От гледна точка на пазарния дял, според съответните данни, размерът на пазара на структурните компоненти на литиевата батерия на Китай ще достигне 52,6 милиарда юана през 2024 г., увеличение на годишно годишно 86. 2%. Сред тях квадратните структурни компоненти на батерията отдавна заемат основния пазарен дял на структурните компоненти, представляващи 90,7%, докато цилиндричните структурни компоненти на батерията представляват само 9,3%. Това се дължи главно на бързото развитие на новия пазар на енергийни превозни средства в Китай със силна подкрепа от националните политики, което води до значително увеличение на производствения капацитет и броя на батериите за поръчка на захранващи предприятия. Квадратните батерии са по-подходящи за това мащабно търсене на производство.
Структурните компоненти на клетките на батерията с квадратна обвивка обикновено са съставени от обвивка и покривна плоча. Производството на черупката е сравнително просто, главно използва технологията за непрекъсната разтягане, като обикновено се използва стоманени или алуминиеви черупки, с висока конструктивна якост и силна способност да издържа на механични натоварвания. Сложността на процеса на производство на покривната плоча обикновено е много по -висока от тази на черупката, а основните му функции включват фиксиране/уплътняване, функция на проводимост, функция за облекчаване на налягането, функция за защита на предпазителя и намаляване на функцията на електрическа корозия. Например, лазерно заваряване на горния капак към алуминиевата обвивка, опаковането и фиксирането на голите батерии и постигането на уплътнителен ефект; Полюсът на горния капак, парчето адаптер и ухото на батерията са заварени, за да се гарантира проводимостта на зареждането на клетките на батерията и изхвърлянето на тока; Когато батерията изпита аномалия и вътрешното налягане на въздуха се увеличава, клапанът, устойчив на експлозия на горния капак, ще се отвори, за да освободи налягането и да намали риска от експлозия.
Структурните компоненти на батерията с квадратна обвивка играят незаменима и важна роля в литиевите батерии, а техните пазарни перспективи са все по -широки с развитието на нови енергийни превозни средства и пазари за съхранение на енергия.
2 типа и функции на структурните компоненти
(1) Черупка
Черупката, като важен компонент на клетъчната структура на батерията с квадратна обвивка, играе решаваща роля за фиксиране, защита, уплътняване и разсейване на топлина. Черупката служи като бариера между активните вещества вътре в клетката на батерията и външната среда през целия му жизнен цикъл, фиксирайки вътрешната електрохимична система и гарантира стабилната структура на клетка на батерията в различни среди. По отношение на защитата, черупката може да издържи на определени механични натоварвания, за да предотврати увреждането на външните удари. Функцията за уплътняване гарантира, че електролитът не изтича и поддържа нормалното работно състояние на батерията. В същото време черупката може също да помогне за разсейване на топлината, разсейване на топлината, генерирана по време на работата на батерията, и подобряване на безопасността и експлоатационния живот на батерията.
Производственият процес на черупката включва главно рязане на суровини, прецизно непрекъснато дълбоко рисуване, рязане, почистване, сушене и тестване. Сред тях прецизната технология за непрекъснато разтягане е трудността при производството на черупки. В този процес е необходимо да се гарантира равномерността на дебелината на стената и да се предотврати счупване. В сравнение с конвенционалното еднократно формиране на щамповане, прецизното непрекъснато разтягане е по-трудно, а основните му бариери се намират във форми и разтягащо се оборудване. Висококачествените форми и усъвършенстваното оборудване за разтягане могат да гарантират точността на размерите и стабилността на производителността на черупката.
(2) Плавка за покритие
Покривната плоча играе решаваща роля в структурните компоненти на клетките на батерията с квадратна обвивка, с функции като връзка, изолация, уплътняване и предотвратяване на експлозия.
Стоманената капачка е разположена в горната част на покривната плоча и има висока якост. Не се деформира лесно, когато се подлага на външни сили и играе роля за защита на алуминиевия лист, устойчив на експлозия. Освен това е компонент на връзката на опаковката между батериите. Уплътнителният пръстен е разположен в най -външния ръб на покривната плоча, изолирайки металните части вътре в композитната капачка от стоманената обвивка на батерията, осигуряваща изолация за предотвратяване на вътрешни късо съединение в батерията, а също така служи като уплътнение след запечатване на батерията. Компонентите за доказване на експлозия се използват главно за изключване на захранването и облекчаване на налягането в случай на претоварване на батерията, за да се предотвратят експлозии, причинени от високо вътрешно налягане на батерията. Те се състоят от изолационни пръстени, алуминиеви листове, устойчиви на експлозия и свързват алуминиеви листове. Сред тях алуминиевият лист, устойчив на експлозия, е разположен в средата на покривната плоча и е основният компонент, който определя критичното налягане за прекъсване и освобождаване на веригата. Когато вътрешното налягане на батерията достигне определена стойност, той автоматично избухва и освобождава налягане, като гарантира безопасността на използването на батерията; Свързващият алуминиев лист е разположен в долната част на покривната плоча и е свързан към алуминиевия лист, устойчив на експлозия, чрез лазерно заваряване. Когато батерията е в опасно състояние, тя се изключва от алуминиевия лист, устойчив на експлозия; Изолационният пръстен е разположен при връзката между алуминиевия лист и алуминиевия лист, устойчив на експлозия, играе роля в изолация и изолация.
Производственият процес на покривни плочи е по -сложен от този на черупките, главно включително формоване на щамповане и инжектиране, проверка на компонентите, лепило покритие, потапяне на асфалт, оформяне на ръба, заваряване на петна, сглобяване на компоненти, заваряване на петна, сглобяване на готовия продукт, проверка и складиране. Процесът на тестване включва тестване на налягане, устойчиво на експлозия, тестване на хелий за уплътняване, тестване на вътрешно съпротивление и тестване на съпротивление. По-трудните връзки в производствения процес са щамповане и заваряване, включително щамповане на стоманена капачка, алуминиево щамповане на алуминиев лист, свързващо щамповане на алуминиев лист, щамповане на уплътнителния пръстен, щамповане на изолационен пръстен, заваряване на триене по време на монтаж на полюс, лазерно заваряване по време на сглобяване и т.н.
(3) Връзка за връзката на модула на батерията
Връзката на модула на батерията играе важна свързваща роля в модула за захранване на батерията. Той най-вече възприема метода на многослойни композитни материали, където един слой материал е свързващият слой между конектора и полюса, за да се осигури производителност на заваряване. Чрез подреждане на множество слоеве материали може да се осигури проводимостта на свързващото парче. Субстратът на дъската за свързване се обработва и образува чрез подреждане на множество слоеве фолио, които могат да образуват гъвкава площ за компенсиране на изместването, причинено от разширяването на ядрото на захранването и намаляване на въздействието върху интерфейса с ниска якост. Конекторите на модулите за захранване на батерията обикновено са правоъгълни, трапецовидни, триъгълни, оформени платформи и др. Повърхността на връзката е поставена с 0. 1 никелово медно фолио с дебелина 1. По време на заваряване повърхността е предразположена към окисляване и обезцветяване при високи температури, а полирането и почистването са необходими, без да се повреди повърхностното покритие на продукта.
3 Анализ на случая на дизайн
(1) Проектиране на нов клапан за взривозария
В нов тип клетъчна структура на батерията с квадратна обвивка, клапанът, устойчив на експлозия, е поставен от противоположната страна на положителните и отрицателните полюси и обърната към земята, което носи много предимства. Първо, чрез това оформление не е необходимо да се резервира пространство, устойчиво на експлозия в горната част на батерията, като значително спестява вътрешното пространство на корпуса на батерията. Според съответните данни за изследването, този дизайн може да увеличи обемната енергийна плътност. Второ, при практически приложения, ако продуктът загуби контрол поради висока температура, експлозията на клапана, устойчив на експлозия, не нанася вреда на кабината на водача и кабинния персонал, като ефективно елиминира личните опасности.
Например, в практически приложения на нови енергийни превозни средства, този нов тип квадратна структура на батерията на батерията може да осигури по -високи гаранции за безопасност на водачите и пътниците.
(2) Интегриран дизайн
В някои случаи на методи за производство на клетъчни структури на батерията с квадратна обвивка, течни охладени плочи, шини и сбруи за вземане на проби са проектирани по интегриран начин. Този дизайн има значителни предимства. От една страна, течните охладени плаки могат бързо да намалят температурата на клетките на батерията, като гарантират, че те работят в подходящ температурен диапазон, като по този начин подобряват тяхната работа и експлоатационен живот. Например, при действително тестване, клетките на квадратните черупки, използващи интегрирани течни охладени плаки, могат да понижат температурата си в сравнение с традиционните дизайни при непрекъсната работа с високо натоварване. От друга страна, интегрираният дизайн намалява броя на компонентите, опростява инсталационните процеси и подобрява ефективността на производството. Междувременно интегрираният дизайн може също да намали общите разходи и да подобри пазарната конкурентоспособност на продуктите.
(3) Структура на сглобяването на цял полюс
Дизайнът на пружината на картата в структурата на батерията на батерията с квадратна обвивка на пълен полюс е уникален и гениален. Пружината на картата е съставена от първа плоска плоча и втора плоска плоча и има V-образна конструкция, изработена от еластичен метален материал. Този дизайн има значителни предимства при свързването на полюсната ухо и покривната плоча. Първо, пружината на еластичната V-образна карта използва собствената си сила на отскок, за да притисне двете страни към покривната плоча и повърхността на полюсната ушна, постигайки целта на електрическата връзка. Ефектът на еластичната сила е по -благоприятен за подобряване на контактната проводимост между интерфейсите. Докато съществува еластична сила, тази проводимост съществува, така че заваръчната връзка може да се избегне, намалявайки трудността на сглобяването. Второ, проводимата площ на напречното сечение на пружината на картата зависи от площта на напречното сечение на връзката между първата плоча и втората плоча, която е по-голяма в сравнение с връзката на конвенционалните адаптери и заваръчни точки.
(4) Фиксиран дизайн на структурата
Фиксираната структура за клетките на батерията с квадратна обвивка и методът на производство на корпусите на модула на батерията имат висока практическа стойност. Този дизайн включва комбинация от шаси на батерията, капачка за фиксиране на батерията и каишка за опаковане. Шасито на батерията е оборудвано с първи слот за фиксиране на батерията, който е съвместим с долната част на клетката на батерията с квадратна обвивка, която може плътно да притисне дъното на батерията на батерията с квадратна обвивка. Горната фиксираща капачка на батерията е оборудвана с втори канал за фиксиране на батерията, който е съвместим с горната част на клетка на батерията с квадратна обвивка, която плътно притиска горната част на батерията с квадратна обвивка. Накрая, опаковката се поставя върху шасито на батерията и горната фиксираща капачка на батерията, образувайки единична конструкция за фиксиране на батерията. В допълнение, кутията на модула на батерията е оборудвана с антиплъзгави компоненти и плоча за фиксиране на горния дял. Компонентът против приплъзване включва плъзгащи релси, разположени от двете страни на корпуса на модула на батерията и ограничаващи ребра, разположени в долната част на корпуса на модула на батерията, което може да ограничи фиксираната конструкция на всяка батерия и да попречи да се разклати. Най -горната фиксираща плоча на дяла може да бъде разглобена и свързана към външната обвивка на кутията на модула на батерията, която може да образува компресия и фиксация в горната част на няколко конструкции за фиксиране на батерията. Този дизайн подобрява фиксираната безопасност на клетките на батерията с квадратна обвивка и осигурява надеждна гаранция за прилагане на кутии за батерия за съхранение на енергия.
4 Обобщение на дизайнерските точки
Дизайнът на структурните компоненти на батерията с квадратна обвивка изисква много ключови точки, които играят решаваща роля за подобряване на безопасността и работата на литиевите батерии.
(1) Запечатване на дизайн на порт за инжектиране
Дизайнът на уплътнител на инжекционния порт е пряко свързан с безопасността и експлоатационния живот на батерията. Запечатващият се нокът за инжекционно пристанище, проектиран от CATL, се състои от метална част и гумена част, с интерференция при контакт с отвора за инжектиране. В инжекционната дупка има вдлъбнатина, а гумената част на уплътнителния нокът има изпъкналост, която може да бъде ангажирана с вдлъбнатината. Този дизайн може да охлади монтажа при ниски температури, като ефективно предотвратява генерирането на метални бури и частици и постига надеждно уплътняване на отвора за инжектиране. В същото време гумената част може да предотврати падането на метални бури и частици в кутията на батерията, като гарантира, че безопасността на батерията. Приемайки механична структура на уплътнението, без да е необходимо лазерно заваряване, процесът е прост и може значително да намали разходите.
(2) Положителен и отрицателен дизайн на полюсите
Положителният полюс обикновено е изработен от алуминиев полюс, а отрицателният полюс е изработен от меден алуминиев композитен полюс, който играе главно роля в текущата проводимост. В батерията горният полюс на капака, парчето адаптер и клетъчното ухо са заварени и свързани, за да се гарантира непрекъснатостта на тока на зареждане и изхвърляне на клетката; В модула горният полюс на капака е лазерен заварен и закрепен към шината, за да образува серия/паралелна връзка. В допълнение, директно свързването на алуминиевата обвивка и положителния полюс може да премахне потенциалната разлика между двете и да предотврати корозия на алуминиевата обвивка.
(3) Увеличаване на съпротивлението на положителната полюсна колона
Съпротивлението между положителния електрод и алуминиевата обвивка е много малко, на ниво милиом. Когато в батерията възникне късо съединение, токът на веригата е висок, което лесно може да причини запалване и да доведе до огън на батерията, което представлява значителна опасност за безопасността. Понастоящем обикновено се добавя проводима пластмасова или силициев карбид между горния капак на алуминиевата обвивка и положителния полюс на батерията, за да се увеличи устойчивостта на проводимост между алуминиевата обвивка и положителния полюс. Ningde Times също е проектирал PTC термистор между положителния полюс и горния лист на капака, който използва характеристиката на неговото съпротивление, променяйки се с температура, за да се консумира бързо вътрешната енергия на батерията, когато се появи външна късо съединение в захранващата батерия, като избягва топлинния удар, причинен от прекомерна топлина върху резистора. Той не само избягва проблема с малките резистори, които лесно се стопяват, но също така избягва проблема с запалването на батерията или топенето на съпротивление, причинено от висока температура.
(4) Дизайн на табели, устойчиви на експлозия и обръщане
Като цяло, горният капак на литиево-железни фосфатни батерии приема единичен дизайн на клапана, устойчив на експлозия, а налягането на отваряне на клапана, устойчив на експлозия, обикновено е 0. 4 ~ 0. 8MPA. Когато вътрешното налягане се увеличи и надвишава налягането на отваряне на клапана, устойчив на експлозия, клапанът, устойчив на експлозия, ще се разкъса от прореза и ще се отвори за облекчаване на налягането. В допълнение към използването на клапани, устойчиви на експлозия, батериите на тройната система също имат комбиниран дизайн на SSD флип плочи. Налягането на отваряне на клапана, устойчив на експлозия и налягането на SSD, обикновено са {{1 0}}. 75 ~ 1. 0 5MPa и 0.45 ~ 0.5mpa, съответно. Когато вътрешното налягане на батерията се увеличи до налягането на SSD, прелитащото парче се повдига, бързо отрязва тока. В същото време алуминиевото свързващо парче се разтопява, причинявайки положителните и отрицателните полюси на горния капак директно да се късо скръб, бързо отрязвайки тока.
Дизайнерските точки на структурните компоненти на батерията с квадратна обвивка включват запечатване на инжекционния порт, проектиране на положителни и отрицателни колони на полюс, увеличаване на устойчивостта на положителната колона на полюсите и проектирането на табели, устойчиви на експлозия и обръщане. Тези дизайнерски елементи работят заедно, за да подобрят безопасността и работата на литиевите батерии.