1 Oversigt over kvadratskalbatteri Cell Strukturelle komponenter
Square Shell Battery Cell Structural Components spiller en afgørende rolle i lithiumbatterier. Det spiller hovedsageligt en rolle i transmission af energi, bærer elektrolyt, beskytter sikkerhed, fiksering og understøtter batterier og dekorativt udseende. Det har en direkte indflydelse på sikkerhed, tætning og energieffektivitet af lithiumbatterier.
Fra markedsandelens perspektiv, ifølge relevante data, når markedsstørrelsen på Kinas lithiumbatteri-strukturelle komponenter 52,6 milliarder yuan i 2024, en stigning på året for år på 86. 2%. Blandt dem har kvadratbatteri -strukturelle komponenter længe besat den vigtigste markedsandel for strukturelle komponenter, der tegner sig for 90,7%, mens cylindriske batterikonstruktionskomponenter kun tegner sig for 9,3%. Dette skyldes hovedsageligt den hurtige udvikling af Kinas nye energikøretøjsmarked med stærk støtte fra nationale politikker, hvilket resulterer i en betydelig stigning i produktionskapaciteten og antallet af batterier pr. Orden af strømbatteri -virksomheder. Firkantede batterier er bedre egnet til denne storstilet produktionsefterspørgsel.
De strukturelle komponenter i firkantede skalbattericeller er normalt sammensat af en skal og en dækplade. Fremstilling af skallen er relativt enkel, hovedsageligt ved hjælp af kontinuerlig strækningsteknologi, generelt ved hjælp af stål- eller aluminiumskaller, med høj strukturel styrke og stærk evne til at modstå mekaniske belastninger. Fremstillingsprocessenkompleksiteten af dækpladen er normalt meget højere end skallen, og dens vigtigste funktioner inkluderer fastgørelses/tætningsfunktion, aktuel ledningsfunktion, trykaflastningsfunktion, sikringsbeskyttelsesfunktion og reduktion af elektrisk korrosionsfunktion. For eksempel svejser lasersvejsning af øverste dæksel til aluminiumskallen, indpakning og fastgørelse af de nakne battericeller og opnåelse af en tætningseffekt; Det øverste dækstang, adapterstykke og batteriercelleør svejses for at sikre ledningsevne af batteriets celleopladning og udledningsstrøm; Når batteriet oplever en abnormitet, og det indre lufttryk øges, åbnes den eksplosionssikre ventil på topdækslet for at frigive tryk og reducere risikoen for eksplosion.
Square Shell Battery Cell Structural Components spiller en uundværlig og vigtig rolle i lithiumbatterier, og deres markedsudsigter er i stigende grad brede med udviklingen af nye energikøretøjer og energilagringsmarkeder.
2 typer og funktioner af strukturelle komponenter
(1) Shell
Skallen, som en vigtig komponent i den firkantede skalbatteri -cellestruktur, spiller en afgørende rolle i fastgørelse, beskyttelse, forsegling og spredning af varme. Skallen tjener som en barriere mellem de aktive stoffer inde i batteriets celle og det ydre miljø gennem hele sin livscyklus, fastgør det interne elektrokemiske system og sikrer batteriercellens stabile struktur i forskellige miljøer. Med hensyn til beskyttelse kan skallen modstå visse mekaniske belastninger for at forhindre, at eksterne påvirkninger beskadiger battericellerne. Forseglingsfunktionen sikrer, at elektrolytten ikke lækker og opretholder batteriets normale arbejdstilstand. På samme tid kan skallen også hjælpe med at sprede varme, sprede den varme, der genereres under betjening af batteriet, og forbedre batteriets sikkerhed og levetid.
Produktionsprocessen for skallen inkluderer hovedsageligt skæring af råvarer, præcision kontinuerlig dyb tegning, skæring, rengøring, tørring og test. Blandt dem er præcision kontinuerlig strækningsteknologi vanskeligheden i skalproduktionen. I denne proces er det nødvendigt at sikre ensartetheden af vægtykkelse og forhindre brud. Sammenlignet med konventionel dannelse af engangsstempling er præcision kontinuerlig strækning vanskeligere, og dens kernebarrierer ligger i forme og strækningsudstyr. Forme af høj kvalitet og avanceret strækningsudstyr kan sikre den dimensionelle nøjagtighed og ydelsesstabilitet i skallen.
(2) Dækplade
Dækpladen spiller en afgørende rolle i de strukturelle komponenter i firkantede skalbatterier med funktioner såsom forbindelse, isolering, forsegling og eksplosionsforebyggelse.
Stålhætten er placeret øverst på dækpladen og har høj styrke. Det deformeres ikke let, når det udsættes for eksterne kræfter og spiller en rolle i beskyttelsen af det eksplosionssikre aluminiumsark. Det er også en komponent i pakkeforbindelsen mellem batterier. Forseglingsringen er placeret ved den yderste kant af dækpladen, der isolerer metaldelene inde i den sammensatte hætte fra batteri -stålskallen, hvilket giver isolering for at forhindre interne kortslutninger i batteriet og også tjene som et tætning, efter at batteriet er forseglet. Eksplosionsikkerhedskomponenter bruges hovedsageligt til udløbs- og trykaflastning i tilfælde af overbelastning af batterier for at forhindre eksplosioner forårsaget af et højt internt tryk på batteriet. De består af isoleringsringe, eksplosionssikre aluminiumark og tilslutning af aluminiumsark. Blandt dem er det eksplosionssikre aluminiumsark placeret midt på dækpladen og er kernekomponenten, der bestemmer det kritiske tryk for afbrydelse og frigivelse af kredsløb. Når batteriets interne tryk når en bestemt værdi, brister det automatisk og frigiver tryk, hvilket sikrer batteriets brug; Det tilslutningsaluminiumsark er placeret i bunden af dækpladen og er forbundet til det eksplosionssikre aluminiumsark gennem lasersvejsning. Når batteriet er i en farlig tilstand, kobles det fra det eksplosionssikre aluminiumsark; Isoleringsringen er placeret ved forbindelsen mellem aluminiumarket og det eksplosionssikre aluminiumsark, der spiller en rolle isoleret og isolering.
Produktionsprocessen for dækplader er mere kompleks end skaller, hovedsageligt inklusive stempling og injektionsstøbning, komponentinspektion, limbelægning, asfalt nedsænkning, kantformning, plet svejsning, komponentmontering, plet svejsning, færdig produktmontering, inspektion og lager. Testprocessen inkluderer eksplosionssikkert trykprøvning, heliumforseglingstest, intern resistenstest og resistenstest. De vanskeligere forbindelser i produktionsprocessen er stempling og svejsning, herunder stempling af stålhætte, eksplosionssikkert aluminiumsplade, forbindelsesmiddel til aluminiumsark, tætningsringstempling, isoleringsringstempling, friktionsvejsning under polinstallation, laser svejsning under montering osv.
(3) Batterimodul Link Stykke
Batterimodulet link spiller en vigtig forbindelsesrolle i strømbatterimodulet. Det vedtager for det meste metoden til flerlags kompositmaterialer, hvor et lag af materiale er forbindelseslaget mellem stikket og stangen for at sikre svejsningens ydeevne. Ved at stable flere lag af materialer kan ledningsevnen i det forbindende stykke sikres. Substratet til forbindelseskortet behandles og dannes ved at stable flere lag af folie, som kan danne et fleksibelt område for at kompensere for forskydningen forårsaget af udvidelsen af effektbatteriets kerne og reducere påvirkningen på den lave styrke -grænseflade. Connectors of Power Battery Modules er generelt rektangulære, trapezformede, trekantede, platformformede osv. Forbindelsesoverfladen er indsat med 0. 1 tyk nikkelbelagt kobberfolie. Under svejsning er overfladen tilbøjelig til oxidation og misfarvning ved høje temperaturer, og polering og rengøring kræves uden at skade produktets overfladebelægning.
3 Design Case Analysis
(1) Design af ny eksplosionsbeskyttet ventil
I en ny type firkantet skalbatteri-cellestruktur indstilles den eksplosionssikre ventil på den modsatte side af de positive og negative poler og vender mod jorden, hvilket bringer mange fordele. For det første er der ikke behov for at reservere eksplosionssikkert rum i den øverste del af batteriets celle gennem dette layout, hvilket i høj grad gemmer det indre rum på battericellehuset. I henhold til relevante forskningsdata kan dette design øge den volumetriske energitæthed. For det andet, i praktiske anvendelser, hvis produktet mister kontrollen på grund af høj temperatur, udgør eksplosionen af den eksplosionssikre ventil ingen skade på førerens kabine- og kabinepersonale, hvilket effektivt eliminerer personlige farer.
I praktiske anvendelser af nye energikøretøjer kan denne nye type firkantede shell -battericellestruktur give højere sikkerhedsgarantier for drivere og passagerer.
(2) Integreret design
I nogle tilfælde af fremstillingsmetoder til firkantede shell -battericellestrukturer, væskekølede plader, busbjælker og prøveudtagningssele er designet på en integreret måde. Dette design har betydelige fordele. På den ene side kan flydende afkølede plader hurtigt reducere temperaturen på battericeller og sikre, at de fungerer inden for et passende temperaturområde og derved forbedrer deres ydelse og levetid. For eksempel kan firkantede skalceller ved hjælp af integrerede væskekølede plader i faktisk test sænke deres temperatur sammenlignet med traditionelle design under kontinuerlig høj belastningsdrift. På den anden side reducerer integreret design antallet af komponenter, forenkler installationsprocesser og forbedrer produktionseffektiviteten. I mellemtiden kan integreret design også reducere de samlede omkostninger og forbedre produkternes markedskonkurrenceevne.
(3) Struktur i fuld pole øremontering
Kortfjederdesignet i Full Pole Ear Square Shell Battery Cell -struktur er unik og genial. Kortfjederen er sammensat af en første flad plade og en anden flad plade og har en V-formet struktur lavet af elastisk metalmateriale. Dette design har betydelige fordele ved at forbinde stangøret og dækpladen. For det første bruger det elastiske V-formede kortfjeder sin egen reboundkraft til at trykke på begge sider mod dækpladen og poleøroverfladen og opnå formålet med elektrisk forbindelse. Effekten af elastisk kraft er mere befordrende for at forbedre kontaktledningen mellem grænseflader. Så længe der eksisterer elastisk kraft, eksisterer denne ledningsevne, så svejseforbindelse kan undgås, hvilket reducerer vanskeligheden ved montering. For det andet afhænger det ledende tværsnitsareal af kortfjederen af tværsnitsarealet for forbindelsen mellem den første plade og den anden plade, som er større sammenlignet med forbindelsen mellem konventionelle adaptere og svejsepunkter.
(4) Fast struktur design
Den faste struktur til firkantede skalbatterier og fremstillingsmetoden til batterimodulhuse har høj praktisk værdi. Dette design inkluderer en kombination af batterichassis, batteriets topfixingshætte og pakningsrem. Batterichassiset er udstyret med et første batteri, der fikserer slot, der er kompatibelt med bunden af den firkantede skalcelle, der kan klemme bunden af den firkantede skalbatteri celle tæt. Batteriets øverste fastgørelseshætte er udstyret med en anden batteri -fastgørelsesrille, der er kompatibel med toppen af den firkantede skalcelle, der klemmer toppen af den firkantede skalbatteri celle tæt. Endelig placeres emballagebåndet på batteri -chassiset og batteriets øverste fastgørelseshætte, hvilket danner en enkelt batteripakke -fastgørelsesstruktur. Derudover er batterimodulboksen udstyret med anti -slipkomponenter og en top partitionsfikseringsplade. Anti -glidekomponenten inkluderer skydeskinner, der er placeret på begge sider af batterimodulet og begrænser ribben placeret i bunden af batterimodulet, som kan begrænse den faste struktur i hver batteripakke og forhindre, at den ryster. Den øverste partitionsfikseringsplade kan adskilles og tilsluttes den ydre skal i batterimodulet, som kan danne en komprimering og fiksering på toppen af flere batteripakkefikserstrukturer. Dette design forbedrer den faste sikkerhed for firkantede skalbatterier og giver pålidelig garanti til anvendelse af energilagringsbatterikasser.
4 Resumé af designpunkter
Designet af kvadratskalbatteri -celle -strukturelle komponenter kræver mange nøglepunkter, der spiller en afgørende rolle i forbedring af lithiumbatteriers sikkerhed og ydeevne.
(1) Forsegling af design af injektionsport
Forseglingsdesignet af injektionsporten er direkte relateret til batteriets sikkerhed og levetid. Den forsegling af injektionsporten designet af CATL består af en metaldel og en gummidel, med interferens, der passer til kontakten med injektionshullet. Injektionshullet har en fordybning, og gummidelen af tætningspikken har en fremspring, der kan beskæftiges i udsparingen. Dette design kan afkøle samlingen ved lave temperaturer, effektivt forhindre generering af metalburrer og partikler og opnå pålidelig tætning af injektionshullet. På samme tid kan gummidelen forhindre metalburr og partikler i at falde i batteriets kasse, hvilket sikrer batteriets sikkerhedsydelse. Vedtagelse af en mekanisk tætningsstruktur uden behov for lasersvejsning er processen enkel og kan reducere omkostningerne markant.
(2) Positiv og negativ stangdesign
Den positive pol er normalt lavet af aluminiumspol, og den negative pol er lavet af kobberaluminiums kompositstang, der hovedsageligt spiller en rolle i den nuværende ledning. I batteriet svejses det øverste dækstang, adapterstykket og celleøret og forbindes for at sikre kontinuiteten i opladnings- og udledningsstrømmen i cellen; I modulet er den øverste coverstang laser svejset og boltet til busbaren for at danne en serie/parallel forbindelse. Derudover kan direkte tilslutning af aluminiumskallen og den positive pol eliminere potentialforskellen mellem de to og forhindre korrosion af aluminiumskallen.
(3) Forøg modstanden i den positive polsøjle
Modstanden mellem den positive elektrode og aluminiumskallen er meget lille på milliohm -niveau. Når der opstår en kortslutning i batteriet, er kredsløbsstrømmen høj, hvilket let kan forårsage antændelse og føre til batteribrand, hvilket udgør en betydelig sikkerhedsfare. På nuværende tidspunkt tilsættes ledende plast- eller siliciumcarbid normalt mellem det øverste dæksel af aluminiumskallen og batteriets positive pol for at øge ledningsevnen mellem aluminiumskallen og den positive pol. Ningde Times designet også en PTC -termistor mellem den positive pol og det øverste forsideark, der bruger karakteristikken ved dens resistens, der ændrer sig med temperaturen til hurtigt at forbruge den indre energi i batteriet, når en ekstern kortslutning forekommer i effektbatteriet, idet man undgår det termiske chok forårsaget af overdreven varme på resistensen. Det undgår ikke kun problemet med små modstande, der let smelter, men undgår også problemet med batteriantændelse eller modstandsmeltning forårsaget af høj temperatur.
(4) Design af eksplosionssikre og flippende plader
Generelt vedtager det øverste dækning af lithiumjernfosfatbatterier et enkelt eksplosionssikkert ventildesign, og åbningstrykket for eksplosionssikkert ventilen er generelt 0. 4 ~ 0. 8MPa. Når det indre tryk øges og overstiger åbningstrykket for den eksplosionssikre ventil, sprænger den eksplosionssikre ventil fra hakket og åbnes for trykaflastning. Ud over at bruge eksplosionssikre ventiler har ternære systembatterier også et kombinationsdesign af SSD-flipplader. Åbningstrykket for den eksplosionssikre ventil og SSD's flippetryk er generelt {{1 0}}. 75 ~ 1. 0 5MPa og 0,45 ~ 0,5MPa. Når batteriets indre tryk øges til SSD -flippetrykket, løftes det flippende stykke op og skærer hurtigt strømmen af. På samme tid smelter det aluminium, der forbinder stykke smelter, og forårsager de positive og negative poler på topdækslet til kortslutning direkte og hurtigt afskærer strømmen.
Designpunkterne for kvadratskalbattericellestrukturelle komponenter inkluderer tætning af injektionsporten, design af positive og negative polsøjler, forøgelse af modstanden i den positive polsøjle og design af eksplosionssikre og flippingsplader. Disse designelementer arbejder sammen for at forbedre sikkerheden og ydelsen af lithiumbatterier.