Μηχανισμός παραμόρφωσης και συστηματική στρατηγική πρόληψης πρισματικού περιβλήματος αλουμινίου

Οι θήκες αλουμινίου μπαταριών αυτοκινήτων χρησιμοποιούνται ευρέως σε τομείς όπως τα οχήματα νέας ενέργειας λόγω των δομικών κανόνων τους και της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας. Ωστόσο, λόγω των ανισότροπων δομικών χαρακτηριστικών του, οι ανομοιόμορφες δυνάμεις στις κατευθύνσεις μήκους και πλάτους κατά τη διαδικασία παραγωγής μπορούν εύκολα να οδηγήσουν σε προβλήματα παραμόρφωσης όπως ανομοιομορφία, η οποία με τη σειρά της επηρεάζει την ασφάλεια και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Η εμφάνιση προβλημάτων παραμόρφωσης σχετίζεται στενά με πολλαπλές πτυχές όπως οι ιδιότητες του υλικού, οι διαδικασίες κατασκευής και ο εσωτερικός περιβαλλοντικός έλεγχος των μονάδων μπαταριών ισχύος.

Από την άποψη των υλικών και των δομικών διαστάσεων, η επιλογή και ο σχεδιασμός αντοχής της θήκης Αλουμινίου για νέα υλικά μεταφοράς ενέργειας είναι θεμελιώδεις παράγοντες. Εάν χρησιμοποιούνται υλικά με ανεπαρκή αντοχή εφελκυσμού (όπως κράμα αλουμινίου 3003) ή θήκες αλουμινίου μπαταριών λιθίου με πάχος μικρότερο από 0,6 mm, είναι επιρρεπείς σε παραμόρφωση υπό εσωτερική πίεση και θερμική καταπόνηση. Ταυτόχρονα, τα δομικά χαρακτηριστικά της περιοχής συγκόλλησης δεν μπορούν να αγνοηθούν: η επηρεασμένη από τη θερμότητα ζώνη που σχηματίζεται κατά τη διαδικασία συγκόλλησης θα μειώσει την τοπική αντοχή κατά 20% έως 30% λόγω της αναδιοργάνωσης του πλέγματος, μετατρέποντας σε περιοχή συγκέντρωσης τάσεων που είναι επιρρεπής σε παραμόρφωση κατά τη διάρκεια της επακόλουθης τάσης.

Ο ορθολογισμός της διαδικασίας συγκόλλησης έχει καθοριστικό αντίκτυπο στη δομική σταθερότητα του πρισματικού περιβλήματος αλουμινίου. Η συγκόλληση με λέιζερ, ως κύρια διαδικασία, εάν η εισροή θερμότητας δεν ελέγχεται σωστά (όπως ισχύς άνω των 300 W ή ταχύτητα συγκόλλησης κάτω από 30 mm/s), μπορεί οι τοπικές θερμοκρασίες να υπερβούν κατά πολύ το σημείο τήξης του αλουμινίου (660 μοίρες), η λιωμένη λίμνη να είναι πολύ βαθιά και η τάση συρρίκνωσης ψύξης να αυξηθεί απότομα. Ο ακατάλληλος σχεδιασμός των σφαιριδίων συγκόλλησης, όπως η απουσία εγκοπών ανακούφισης από την τάση στη συγκόλληση συνεχούς δακτυλίου και το πλάτος του σφαιριδίου συγκόλλησης μικρότερο από 0,8 mm, μπορεί να μειώσει τη φέρουσα ικανότητα της συγκόλλησης- και να επιδεινώσει περαιτέρω τον κίνδυνο παραμόρφωσης.

Η μη φυσιολογική εσωτερική πίεση της μπαταρίας είναι μια άλλη βασική θερμοδυναμική αιτία παραμόρφωσης. Όταν η θερμοκρασία ξεπεράσει τους 45 βαθμούς, παράπλευρες αντιδράσεις όπως η αποσύνθεση ηλεκτρολυτών και η μη φυσιολογική βλάβη στο φιλμ SEI θα επιταχύνουν την παραγωγή αερίου. Όταν η εσωτερική πίεση υπερβαίνει τα 10 kPa, θα ωθήσει την παραμόρφωση των θηκών Prismatic. Ταυτόχρονα, σε μια πλήρως φορτισμένη κατάσταση, ο ρυθμός διαστολής του αρνητικού ηλεκτροδίου μπορεί να φτάσει το 20% έως το 30%. Εάν το κενό μεταξύ της κυψέλης της μπαταρίας και του εσωτερικού τοιχώματος του κελύφους υπερβαίνει το 1,0 mm (το τυπικό διάκενο της βιομηχανίας είναι 0,3 έως 0,8 mm), η δύναμη διαστολής δεν μπορεί να περιοριστεί αποτελεσματικά από το κέλυφος και θα μετατραπεί σε υψηλότερους βαθμούς ελευθερίας στην κατακόρυφη κατεύθυνση, προκαλώντας παραμόρφωση της πλάκας κάλυψης ή του πλευρικού τοιχώματος.

Επιπλέον, οι αποκλίσεις στον έλεγχο της διαδικασίας κατά τη διαδικασία παραγωγής μπορεί επίσης να προκαλέσουν ή να επιδεινώσουν προβλήματα παραμόρφωσης: όταν το κενό μεταξύ της πλάκας κάλυψης και των θηκών μπαταρίας αλουμινίου Νέας ενέργειας υπερβαίνει τα 0,2 mm κατά τη συναρμολόγηση, η θερμική τάση συγκόλλησης θα προκαλέσει άμεσα παραμόρφωση υπερβάλλοντας με το φαινόμενο μετατόπισης του διακένου. Όταν ο βαθμός κενού κατά τη διάρκεια του σταδίου σφράγισης είναι πολύ χαμηλός (κάτω από -90 kPa), η εξωτερική ατμοσφαιρική πίεση θα δράσει στα ασθενή μέρη του κελύφους, προκαλώντας παραμόρφωση παθητικής συμπίεσης.

Με βάση τον παραπάνω μηχανισμό παραμόρφωσης, μπορεί να κατασκευαστεί ένα σύστημα πρόληψης και ελέγχου από πτυχές όπως η βελτιστοποίηση υλικού, η βελτίωση της διαδικασίας, ο εσωτερικός έλεγχος πίεσης και η ενίσχυση της διαδικασίας. Όσον αφορά τη βελτιστοποίηση υλικού και δομής, η βασική ιδέα είναι να βελτιωθεί η χωρητικότητα φορτίου-του περιβλήματος μπαταριών αλουμινίου, κάτι που μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας κράμα αλουμινίου 5052 με υψηλότερη αντοχή εφελκυσμού, προσθέτοντας νευρώσεις ενίσχυσης ύψους 0,5 έως 1,0 mm στην περιοχή του επάνω καλύμματος και αυξάνοντας το πάχος του κελύφους 0.0 mm1 σε πάχος 0.0 mm.

Ταυτόχρονα, υιοθετείται μια σύνθετη δομή συγκόλλησης που συνδυάζει τη συγκόλληση με λέιζερ και τη συγκόλληση με υπερήχους για τη μείωση της εισόδου θερμότητας ενός σημείου και τη βελτίωση της σταθερότητας της περιοχής συγκόλλησης. Η βελτίωση της διαδικασίας συγκόλλησης του επαναφορτιζόμενου κελύφους αλουμινίου πρέπει να επικεντρωθεί στον λεπτό έλεγχο, στην υιοθέτηση στρατηγικής συγκόλλησης με βαθμίδα ισχύος (όπως συνδυασμός παραμέτρων του τμήματος έναρξης 200 W/30 mm/s, μεσαίου τμήματος 250 W/25 mm/s και τελικού τμήματος 180 W) και ελέγχοντας το βάθος της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα. Ταυτόχρονα, το συνεχές σφαιρίδιο συγκόλλησης θα αλλάξει σε λειτουργία τμηματικής συγκόλλησης (5 έως 8 mm ανά τμήμα), με δεσμευμένη ζώνη απελευθέρωσης τάσης 2 mm και το πλάτος του σφαιριδίου συγκόλλησης θα αυξηθεί σε 1,2 mm για να βελτιωθεί η ικανότητα φέρουσας συγκόλλησης.

Ο εσωτερικός έλεγχος πίεσης πρέπει να ξεκινά από δύο πτυχές: αντιστάθμιση εκτόνωσης και καταστολή παραγωγής αερίου. Στο σχεδιασμό της δομής κελύφους αλουμινίου της μπαταρίας ιόντων λιθίου-, μπορεί να εγκατασταθεί ένα ελαστικό ρυθμιστικό στρώμα με ρυθμό συμπίεσης άνω του 50% στο εσωτερικό της πλάκας κάλυψης, αφήνοντας 0,5 έως 1,0 mm χώρου διαστολής για μείωση της πίεσης που προκαλείται από τη διαστολή του αρνητικού ηλεκτροδίου. Όσον αφορά τη βελτιστοποίηση του χημικού συστήματος, η προσθήκη 1% έως 2% πρόσθετων που σχηματίζουν φιλμ-FEC κατά τη διαδικασία έγχυσης μπορεί να καταστείλει αποτελεσματικά την ανώμαλη βλάβη στο φιλμ SEI, να ελέγξει την παραγωγή αερίου σε πλήρες φορτίο εντός 0,5 ml/Ah και να μειώσει τη συσσώρευση εσωτερικής πίεσης από την πηγή.

Η ενίσχυση του ελέγχου της διαδικασίας απαιτεί την εισαγωγή έξυπνης τεχνολογίας, χρησιμοποιώντας ένα οπτικό σύστημα εντοπισμού θέσης στη διαδικασία συναρμολόγησης για τον έλεγχο της ακρίβειας τοποθέτησης εντός ± 0,05 mm. Ταυτόχρονα, αναβαθμίστε το εξάρτημα συγκόλλησης σε λειτουργία σύσφιξης σταθερής δύναμης για να διασφαλίσετε ότι η διακύμανση της δύναμης σύσφιξης από 20 έως 30 N δεν υπερβαίνει το 5%, μειώνοντας τον κίνδυνο παραμόρφωσης που προκαλείται από απόκλιση του συγκροτήματος. Προσθέστε έναν σταθμό δοκιμής πίεσης κατά το στάδιο του σχηματισμού, ο οποίος θα ηχήσει αυτόματα συναγερμός όταν η πίεση υπερβεί τα 5 kPa. Σε συνδυασμό με την ανίχνευση ακτίνων Χ του ρυθμού παραμόρφωσης του κελύφους της μπαταρίας αυτοκινήτου EV, το όριο θα ελέγχεται εντός 0,3% για την επίτευξη έγκαιρης αναγνώρισης και ελέγχου των προβλημάτων παραμόρφωσης.

Εάν αντιμετωπίσετε τεχνικές δυσκολίες που σχετίζονται με τοΠρισματικό περίβλημα αλουμινίουπαραμόρφωση ή χρειάζεστε υποστήριξη βελτιστοποίησης διαδικασίας κατά τη διάρκεια της παραγωγικής διαδικασίας, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας μέσω της πλατφόρμας και θα σας παρέχουμε επαγγελματικές λύσεις και τεχνικές συμβουλές.