Análise completa da célula da bateria Power, tampa e design inovador

As baterias-de íons de lítio desempenham funções importantes em sistemas de baterias, incluindo transferência de energia, transporte de eletrólitos, proteção de segurança, fixação e suporte de baterias e embalagens externas. A racionalidade do seu design determina diretamente a segurança, a estanqueidade e a eficiência energética das baterias de lítio. Do ponto de vista das tendências de desenvolvimento do mercado, o tamanho do mercado de componentes estruturais de baterias de lítio da China atingirá 52,6 bilhões de yuans em 2024, um aumento anual-a-anual de 86.2%.

Entre eles, os componentes estruturais das células de energia Lifepo4 dominam o mercado há muito tempo, respondendo por 90,7%, enquanto os componentes estruturais das baterias cilíndricas representam apenas 9,3%. A formação deste padrão de mercado deve-se principalmente ao rápido desenvolvimento do novo mercado de veículos energéticos, que impulsionou a expansão da capacidade de produção e o aumento do volume de pedidos únicos de empresas de baterias de energia.

A estrutura das baterias de lítio é mais adequada para necessidades de produção em grande-escala e tem vantagens significativas de industrialização. As células de bateria de íon-de lítio são compostas de duas partes principais: o revestimento externo e a placa de cobertura, que apresentam diferenças significativas na complexidade do processo de fabricação, mas juntas formam a base estrutural da unidade de bateria.

Como componente fundamental da estrutura da célula da bateria Power, o invólucro desempenha um papel fundamental na fixação da bateria, proteção de segurança, garantia de vedação e regulação da dissipação de calor. O invólucro externo é uma barreira de isolamento de ciclo de vida completo entre os materiais ativos dentro da bateria e o ambiente externo, fornecendo uma estrutura fixa estável para o sistema eletroquímico interno e garantindo a estabilidade estrutural das baterias superpack de lítio em vários ambientes de aplicação.

No nível de proteção, o invólucro pode suportar uma certa resistência ao impacto mecânico, evitando danos externos à estrutura interna da bateria; Seu desempenho de vedação garante diretamente que o eletrólito não vaze e mantém o estado normal de funcionamento da bateria.

Ao mesmo tempo, o invólucro também possui uma função de dissipação de calor, que pode dissipar oportunamente o calor gerado durante a operação da bateria, melhorando assim a segurança e a vida útil do pacote de baterias de lítio dos sistemas de armazenamento de energia solar. A produção da casca requer vários processos, incluindo corte de matéria-prima, estiramento contínuo de precisão, processamento de incisão, limpeza, secagem e testes.

Entre eles, o alongamento contínuo de precisão é a principal dificuldade, sendo necessário garantir rigorosamente a uniformidade da espessura da parede do invólucro para evitar problemas de fratura durante o processamento. Em comparação com os processos tradicionais de estampagem única, o estiramento contínuo de precisão tem requisitos mais elevados para a precisão do molde e o desempenho do equipamento de estiramento de baterias de lítio. Moldes de alta qualidade e equipamentos avançados são os elementos principais para garantir a precisão dimensional e a estabilidade de desempenho da carcaça.
 

A placa de cobertura é o componente mais funcionalmente integrado na bateria de íons de lítio, responsável por diversas funções importantes, como conexão, isolamento, vedação e proteção contra explosão. A estrutura da tampa de aço na parte superior da placa de cobertura tem alta resistência e pode resistir efetivamente à deformação externa, proteger a placa de alumínio-à prova de explosão e também servir como suporte de conexão durante a montagem da bateria.

O anel de vedação na borda externa da placa de cobertura pode obter isolamento e isolamento entre as partes metálicas dentro da tampa e o invólucro de aço do kit de bateria, evitar falhas internas de curto-circuito na bateria e garantir o desempenho de vedação da bateria após a vedação. O componente-à prova de explosão é a principal estrutura de segurança da placa de cobertura, usada principalmente para desligar-e aliviar a pressão quando a bateria está sobrecarregada, para evitar o risco de explosão causado por pressão interna excessiva. O componente consiste em um anel de isolamento, placa de alumínio-à prova de explosão e placa de alumínio de conexão.

Em termos de processo de fabricação, a complexidade da placa de cobertura é muito maior do que a do invólucro, integrando múltiplas funções-chave, como vedação fixa, condução de corrente, proteção de alívio de pressão, proteção de fusível e supressão de corrosão elétrica.

A tampa superior e o invólucro de alumínio são firmemente conectados por soldagem a laser, o que pode fixar a célula nua e garantir o desempenho da vedação; A condutividade de soldagem entre o pólo da tampa superior, os componentes do adaptador e os terminais da bateria é a chave para garantir a transmissão suave das correntes de carga e descarga na bateria de íons de lítio-para sistema de energia solar; Quando houver uma anormalidade dentro da bateria causando um aumento na pressão do ar, a válvula-à prova de explosão na tampa superior abrirá a tempo de liberar a pressão, reduzindo efetivamente o risco de explosão.

Na prática inovadora de projeto de componentes estruturais de células de baterias de íons de lítio, vários novos esquemas estruturais melhoraram efetivamente o desempenho e a segurança das baterias. Em termos do projeto da nova válvula-à prova de explosão, a válvula-à prova de explosão está disposta no lado oposto dos eletrodos positivo e negativo e voltada para o solo. Essa otimização de layout elimina a necessidade de reservar espaço-à prova de explosão na parte superior da unidade de bateria, melhorando significativamente a utilização do espaço interno do invólucro da bateria e aumentando a densidade de energia volumétrica em cerca de 5% a 10%.

Enquanto isso, em cenários de aplicação prática, se as baterias de íon de lítio do sistema solar doméstico explodirem devido à fuga térmica, a direção de alívio de pressão da válvula-à prova de explosão não causará danos ao motorista, aos passageiros ou aos operadores do equipamento, eliminando efetivamente os riscos à segurança pessoal. Em termos de design integrado, algumas soluções adotam um layout integrado de placas, barramentos e chicotes de amostragem resfriados a líquido, o que apresenta múltiplas vantagens significativas.

As placas resfriadas por líquido podem reduzir rapidamente a temperatura operacional das células da bateria, garantindo que elas operem dentro de uma faixa de temperatura adequada, melhorando assim o desempenho e a vida útil. Dados de testes reais mostram que as baterias solares de lítio com placas de resfriamento líquido integradas podem reduzir a temperatura em 8 a 12 graus Celsius sob condições contínuas de alta carga.

Além disso, o design integrado reduz significativamente o número de componentes, simplifica o processo de montagem, melhora efetivamente a eficiência da produção, reduz os custos gerais de fabricação e aumenta a competitividade do mercado do produto.

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