Τα τρία κλειδιά ασφαλείας στη θήκη μπαταριών αλουμινίου Prismatic: OSD, ασφάλεια και έκρηξη-Βαλβίδα προστασίας

Με την ταχεία ανάπτυξη νέων ενεργειακών οχημάτων και συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας, η ασφάλεια των μπαταριών έχει γίνει βασικό μέλημα του κλάδου. Ειδικά για πρισματικές κυψέλες στις δομές Automotive Battery Aluminum Case και Aluminum Case for New Energy Cars, η διασφάλιση της ασφάλειας της μπαταρίας υπό ακραίες συνθήκες όπως υπερφόρτιση, βραχυκύκλωμα και θερμική διαφυγή έχει γίνει βασικό ζήτημα στο σχεδιασμό της μπαταρίας ισχύος.

 

Το OSD αναποδογυρίζει-επάνω πλάκα, η δομή της ασφάλειας και η αντιεκρηκτική{{1} βαλβίδα (εξαερισμός) που βρίσκεται στο κάλυμμα της μπαταρίας αποτελούν το τριπλό σύστημα προστασίας ασφαλείας της πρισματικής θήκης αλουμινίου μπαταρίας λιθίου, γνωστή στη βιομηχανία ως "Τρία Κλειδιά Ασφαλείας". Αυτά τα σχέδια όχι μόνο διασφαλίζουν τη σταθερή λειτουργία της μπαταρίας, αλλά και καθιερώνουν την κυρίαρχη θέση των θηκών αλουμινίου μπαταριών στις νέες δομές μπαταριών ενέργειας.

 

 

 

 

 

Στις νέες ενεργειακές θήκες μπαταριών αλουμινίου, το OSD (Συσκευή Ασφάλειας Υπερφόρτισης) είναι η πρώτη-απόκριση συσκευή ενεργητικής ασφάλειας. Το OSD είναι μια μεταλλική αναδιπλούμενη-πλάκα προς τα πάνω που βρίσκεται κάτω από τον αρνητικό πόλο της μπαταρίας, κανονικά μονωμένη. Όταν η εσωτερική πίεση της μπαταρίας αυξάνεται σε περίπου 0,4-0,5 MPa λόγω υπερφόρτισης, το OSD αναστρέφεται γρήγορα και έρχεται σε επαφή με το αρνητικό αγώγιμο μπλοκ, δημιουργώντας ένα προσωρινό βραχυκύκλωμα.

 

Αυτή η μηχανική ενέργεια ενεργοποιεί το τρέχον σύστημα αποκοπής, επιτρέποντας στην μπαταρία να τερματίσει τη φόρτιση και να αποτρέψει τη θερμική διαφυγή. Το OSD λειτουργεί συνήθως σε συνδυασμό με μια δομή ασφάλειας, παρέχοντας έναν μηχανισμό διπλής ασφάλειας μηχανικής ενεργοποίησης και ηλεκτρικής αποσύνδεσης. Αυτή η προσέγγιση πολλαπλών{2}}προστατευτικών επιπέδων έχει γίνει μια τυπική στρατηγική ασφάλειας σε περίβλημα μπαταριών αλουμινίου και σχέδια θήκης μπαταριών ισχύος.

 

 

Εάν το OSD είναι μηχανική σκανδάλη, τότε η ασφάλεια είναι το «απόλυτο φρένο» του κυκλώματος. Η ασφάλεια είναι συνήθως ενσωματωμένη στον θετικό ακροδέκτη και διαθέτει έναν επακριβώς ελεγχόμενο, στενό λαιμό. Όταν ενεργοποιείται το OSD, δημιουργώντας βραχυκύκλωμα, το στιγμιαίο ρεύμα μπορεί να φτάσει χιλιάδες αμπέρ. Στη συνέχεια, η ασφάλεια λιώνει μέσα σε χιλιοστά του δευτερολέπτου, κλείνοντας εντελώς την τρέχουσα διαδρομή.

 

Αυτός ο σχεδιασμός "αυτο-καταστρέφεται" διασφαλίζει την ασφάλεια του κελύφους της μπαταρίας: παραμένει ανεπηρέαστος υπό κανονικό ρεύμα λειτουργίας, αλλά λιώνει αμέσως σε ασυνήθιστα υψηλά ρεύματα, αποτρέποντας τη θερμική διαφυγή στη ρίζα. Τα χαρακτηριστικά της ασφάλειας απαιτούν αυστηρούς υπολογισμούς και πειραματική επαλήθευση για να διασφαλιστεί η ταχεία απόκριση και-μακροπρόθεσμη αξιοπιστία σε όλες τις διαμορφώσεις θήκης μπαταριών αλουμινίου Prismatic Cell.
 

 

Όταν ένα βραχυκύκλωμα εσωτερικής μπαταρίας ή μια θερμική διαρροή προκαλεί την πίεση του αερίου να εκτοξευτεί στα 0,9-1,0 MPa, η αντιεκρηκτική-βαλβίδα (εξαερισμός) γίνεται η τελευταία γραμμή άμυνας. Συνήθως βρίσκεται στο κέντρο του επάνω καλύμματος, είναι κατασκευασμένο από φύλλο αλουμινίου με χάραξη ή σύνθετη μεμβράνη πολλαπλών-στρώσεων. Σπάει ακριβώς κατά μήκος μιας προκαθορισμένης ασθενούς γραμμής, απελευθερώνοντας αέρια υψηλής θερμοκρασίας και εμποδίζοντας το κέλυφος να σκάσει.

 

Αν και είναι εξάρτημα παθητικής ασφάλειας, η αντιεκρηκτική βαλβίδα, σε ακραίες περιπτώσεις, καθορίζει εάν το κέλυφος μπαταρίας αυτοκινήτου EV και το επαναφορτιζόμενο κέλυφος αλουμινίου μπορούν να αποφύγουν την καταστροφική ρήξη. Ο σχεδιασμός του πρέπει να εξισορροπεί την ταχύτητα απελευθέρωσης πίεσης, την ακρίβεια ρήξης και την αντίσταση στη διάβρωση, καθιστώντας τον έναν κρίσιμο κόμβο ασφαλείας στη μηχανική κελύφους αλουμινίου μπαταριών ιόντων λιθίου-.

 

 

 

 

Τα τρία κύρια εξαρτήματα ασφαλείας του τετραγωνικού κελύφους αλουμινίου μπαταριών λιθίου σχηματίζουν ένα προοδευτικό αμυντικό σύστημα:

 

Τύπος σεναρίου	Κατάσταση ενεργοποίησης	Στοιχείο ενεργοποίησης	Λειτουργία πυρήνα προστασίας
Προστασία από υπερφόρτωση	Η εσωτερική πίεση αέρα φτάνει τα 0,4–0,5 MPa	Το OSD	ανατρέπεται μηχανικά, δημιουργώντας βραχυκύκλωμα
Τρέχουσα αποκοπή	Όταν ενεργοποιείται το OSD, δημιουργείται αμέσως υψηλό ρεύμα	Η ασφάλεια φυσάει	κόβοντας το κύριο κύκλωμα
Ακραία ανακούφιση από την πίεση	Η πίεση του αέρα αυξάνεται στα 0,9–1,0 MPa	Η αντιεκρηκτική-βαλβίδα	σπάει με ακρίβεια για να εκτονώσει την πίεση και να αποτρέψει τις εκρήξεις

 

Αυτή η σχεδιαστική φιλοσοφία επιτρέπει στη θήκη μπαταρίας αλουμινίου New Energy Vehicle να ενεργοποιεί αυτόματα τις αντίστοιχες προστασίες σε διαφορετικά επίπεδα κινδύνου, δημιουργώντας ένα σύστημα «άμυνας σε βάθος» και ενισχύοντας σημαντικά τον πλεονασμό της ασφάλειας της μπαταρίας.

 

 

Το κάλυμμα μπαταρίας υψηλής απόδοσης-και το περίβλημα της μπαταρίας από αλουμίνιο βαθιάς έλξης δεν είναι μεμονωμένα σχέδια, αλλά είναι στενά ενσωματωμένα με τη διαδικασία κατασκευής κυψελών μπαταρίας. Μια πλήρης θήκη μπαταρίας από πρισματικό αλουμίνιο (δηλαδή, μια θήκη μπαταρίας από πρισματικές κυψέλες) συνήθως περνά από τα ακόλουθα βασικά στάδια:

 

Διαδικασία	Βασικό Περιεχόμενο	Σημεία Ελέγχου
Επίστρωση Κατασκευής Φύλλων Ηλεκτροδίου	Πλαστικοποίηση, Κοπή καρτελών	Πάχος και συνοχή επίστρωσης
Περιέλιξη συγκροτήματος κυψέλης/Επέλαση	Συγκόλληση και εισαγωγή θήκης	Αντοχή συγκόλλησης και σφράγιση καρτέλας
Αρχειοθέτηση και ενεργοποίηση Αρχειοθέτησης	Ηλεκτρολύτης σφράγισης και σχηματισμού	Ποσότητα και Ποιότητα Ταινιών SEI
Δοκιμή διαχωρισμού χωρητικότητας	Διαχωρισμός χωρητικότητας και ιχνηλασιμότητα	Συνέπεια και ιχνηλασιμότητα ηλεκτρικής απόδοσης

 

Κατά το στάδιο της συναρμολόγησης, οι γυμνές κυψέλες ενθυλακώνονται σε μια μπαταρία με περίβλημα από αλουμίνιο ή σε μια συσκευασία με περίβλημα αλουμινίου. Η ακρίβεια συγκόλλησης καθορίζει την αποτελεσματικότητα στεγανοποίησης της θήκης μπαταρίας ισχύος, ενώ η θερμική αγωγιμότητα της θήκης αλουμινίου επηρεάζει άμεσα την απόδοση της θερμικής διαχείρισης. Ορισμένα συστήματα ενσωματώνουν επίσης μια μονάδα LiFePO4 Soft Pack Cell για να βελτιώσουν την ασφάλεια, τη σταθερότητα και τη διάρκεια ζωής του κύκλου.

 

 

Η δημοτικότητα των πρισματικών θηκών μπαταριών αλουμινίου προέρχεται από την ισορροπία μεταξύ της πυκνότητας ενέργειας, της απαγωγής θερμότητας και της δομής ασφαλείας. Η βιομηχανία εξερευνά αυτήν τη στιγμή πιο έξυπνα σχέδια ασφαλείας, όπως η ενσωμάτωση βαλβίδων προστασίας-ευαίσθητης έκρηξης-της θερμοκρασίας στα κελύφη των μπαταριών ισχύος, η τοποθέτηση θερμίστορ PTC στο θετικό ηλεκτρόδιο, ακόμη και η ανάπτυξη έξυπνων καλυμμάτων που μπορούν να παρακολουθούν την πίεση και τη θερμοκρασία του αέρα σε πραγματικό χρόνο.

 

Με την εμβάθυνση της εφαρμογής των τεχνολογιών CTP (Cell to Pack) και CTC (Cell to Chassis), η δομή του πακέτου μπαταριών με περίβλημα αλουμινίου εξελίσσεται προς την ενσωμάτωση, θέτοντας υψηλότερες απαιτήσεις σε δομικό σχεδιασμό ασφαλείας. Οι μελλοντικές νέες ενεργειακές θήκες μπαταριών αλουμινίου οχημάτων δεν θα είναι πλέον απλώς μηχανικά προστατευτικά εξαρτήματα, αλλά έξυπνα περιβλήματα που ενσωματώνουν λειτουργίες ηλεκτρικής παρακολούθησης, ελέγχου θερμοκρασίας και λειτουργίες ανακούφισης πίεσης.

 

 

 

 

Από τη μηχανική ανατροπή του OSD στην τρέχουσα-ασφάλεια κοπής, μέχρι την ακριβή ανακούφιση πίεσης της βαλβίδας αντιεκρηκτικής-, αυτές οι τρεις συσκευές μαζί αποτελούν τη γραμμή άμυνας ασφαλείας για τις πρισματικές μπαταρίες αλουμινίου-. Η συντονισμένη λειτουργία τους όχι μόνο διασφαλίζει τη σταθερή λειτουργία των κυψελών της μπαταρίας αλλά και καθορίζει την τεχνολογική κατάσταση τηςθήκες αλουμινίου μπαταριών λιθίουκαι θήκες αλουμινίου μπαταριών στη βιομηχανία της νέας ενέργειας.

 

Όταν βλέπετε τη στιβαρή θήκη αλουμινίου για νέα ενεργειακά αυτοκίνητα στο σύστημα ισχύος νέων ενεργειακών οχημάτων ή το επαναφορτιζόμενο κέλυφος αλουμινίου φορητών συσκευών αποθήκευσης ενέργειας, θυμηθείτε: είναι αυτά τα φαινομενικά μικροσκοπικά σχέδια ασφαλείας που επιτρέπουν στα σύγχρονα ενεργειακά συστήματα να βρουν μια τέλεια ισορροπία μεταξύ υψηλής ισχύος, υψηλής πυκνότητας και υψηλής ασφάλειας.