Tampa da bateria-de íons de lítio: um componente estrutural importante da embalagem das células da bateria

A tampa da bateria de-íons de lítio é o principal componente estrutural do pacote superior da célula de bateria quadrada-de alumínio. Juntamente com a caixa da bateria, forma uma barreira física completa para a célula da bateria. Como interface principal entre o sistema químico interno da célula e o ambiente externo, a placa de cobertura assume múltiplas funções de engenharia, como vedação mecânica, condução de corrente, alívio de pressão de segurança e isolamento elétrico. No sistema de estrutura de bateria de íons de lítio, a tampa superior da bateria de lítio é o nome comum para esse componente na indústria, enquanto a tampa da bateria de lítio prismática e a cobertura da bateria de lítio prismática apontam com mais precisão para o formato da tampa especificamente para baterias prismáticas. Para compradores profissionais e clientes de engenharia, compreender a essência da placa de cobertura como uma interface funcional três-em{8}}de "segurança estrutural-elétrica-" é a base para a seleção científica e avaliação de fornecedores.

 

Do ponto de vista da fabricação, a placa de cobertura não é uma peça única, mas um componente que é montado com precisão a partir de vários sub{0}}componentes, como o poste da tampa superior, a válvula-à prova de explosão, a peça articulada, o orifício de injeção, o plástico isolante e o anel de vedação. Sua qualidade determina diretamente a-confiabilidade da vedação a longo prazo das células da bateria, o desempenho de segurança sob condições extremas e a vida útil geral do sistema de bateria. A placa de cobertura da bateria de potência, como uma solução de cobertura especial para o campo da bateria de potência, apresenta requisitos mais elevados de resistência mecânica, resistência à vibração e alta capacidade de transporte de corrente.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

As funções de engenharia da tampa podem ser resumidas em cinco dimensões principais, cada uma das quais está diretamente relacionada à segurança, confiabilidade e desempenho da célula da bateria. Primeiro, as funções de fixação e vedação. A placa de cobertura é soldada a laser ao invólucro de alumínio para formar uma cavidade fechada hermeticamente, e o núcleo da bateria nua e o eletrólito são firmemente embalados dentro. A confiabilidade desta interface de vedação determina diretamente que não ocorrerá vazamento de eletrólito ou entrada de umidade durante o ciclo de vida do núcleo da bateria. Placa de cobertura de alumínio para baterias Como placa de cobertura de suporte para carcaças de alumínio, a consistência da penetração, o controle dos poros e o gerenciamento-da zona afetada pelo calor da área de soldagem são pontos de controle importantes no processo de fabricação. A falha na vedação levará ao declínio acelerado da capacidade da bateria ou até mesmo à falha completa. Em segundo lugar, a função de condução atual. Dentro do núcleo da bateria, os pólos da tampa, as peças do adaptador e as abas das células da bateria são soldadas e conectadas para garantir que a corrente possa passar suavemente durante o carregamento e o descarregamento.

 

No nível do módulo, os postes de cobertura e os barramentos são conectados por soldagem a laser ou parafusos para obter a conexão em série e paralela das baterias. A placa bipolar bimetálica de cobre e alumínio representa uma solução avançada para materiais de pólo - a estrutura composta de cobre-alumínio leva em consideração a excelente condutividade do cobre e a compatibilidade leve e de soldagem do alumínio, que apresenta vantagens significativas em aplicações de alta-corrente de baterias de energia. A área-da seção transversal condutiva, a resistência de contato e a resistência-à fluência de longo prazo do poste são os principais indicadores para avaliar sua qualidade de engenharia.

 

Terceiro, mecanismo de alívio de pressão de segurança. Quando a pressão de ar interna da bateria aumenta anormalmente devido a sobrecarga, curto-circuito interno ou fuga térmica, a válvula à prova de explosão-integrada na tampa abrirá automaticamente após atingir o limite de pressão definido para obter alívio de pressão direcional, reduzindo significativamente o risco de explosão da caixa e respingos de detritos. A precisão da pressão de abertura da válvula-à prova de explosão (geralmente exigindo uma tolerância de ±0,05 MPa) e a vazão de exaustão após a abertura são parâmetros-chave do projeto, que estão diretamente relacionados à eficácia da proteção de segurança. Quarto, medidas de proteção contra fusíveis. Quando a bateria está anormal e a pressão interna do ar continua a subir até um determinado valor, a peça giratória da tampa se levanta e entra em contato com o bloco de rebitagem negativo, causando um curto-circuito direto entre os pólos positivo e negativo da tampa. Ao mesmo tempo, o fusível da peça de conexão de alumínio derreterá e cortará rapidamente o circuito de corrente. Este projeto de proteção dupla fornece uma linha adicional de corte elétrico em caso de fuga térmica. Bettery Cover Plate é um componente universal da placa de cobertura. A pressão de disparo da placa articulada e a corrente de fusão do fusível precisam ser calibradas com precisão na engenharia.

 

Quinto, proteção contra corrosão elétrica. O plástico condutor PPS (sulfeto de polifenileno) é usado como uma camada de isolamento isolante entre o pólo positivo e a placa de cobertura superior. Este material forma um certo valor de resistência entre o pólo positivo e o invólucro de alumínio, reduzindo assim efetivamente a diferença de potencial entre o pólo positivo e o invólucro de alumínio. Esse projeto pode evitar a corrosão eletroquímica da placa de cobertura superior e do invólucro de alumínio, melhorando significativamente a-vida útil de longo prazo do produto em ambientes úmidos ou com névoa salina. Quando a tampa de alumínio da bateria e a tampa de alumínio da caixa da bateria são usadas juntas, elas precisam

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A fabricação de placas de cobertura envolve múltiplos processos de precisão, como estampagem, moldagem por injeção, soldagem a laser, montagem e testes. Processo de formação de estampagem: As principais partes metálicas da placa de cobertura (incluindo a placa de cobertura superior, a base do pólo e o diafragma da válvula à prova de explosão-) são geralmente estampadas continuamente e formadas usando matrizes progressivas de alta-precisão. Os materiais são principalmente ligas de alumínio 3003 ou 1050, e alguns postes que transportam-alta corrente são feitos de placas compostas de cobre-alumínio. A tolerância dimensional das peças estampadas (especialmente a posição dos furos de montagem do poste e o contorno da ranhura de vedação) precisa ser controlada dentro de ±0,03 mm para atender aos requisitos da montagem automatizada subsequente.

 

Processo de isolamento por moldagem por injeção: A camada de isolamento entre o poste e a tampa superior é moldada por injeção de precisão. O material é plástico de engenharia PPS ou PBT que é resistente à corrosão eletrolítica, resistência a altas temperaturas e boa fluidez. Durante o processo de moldagem por injeção, a temperatura do molde e a pressão de injeção devem ser rigorosamente controladas para evitar defeitos como cavidades de contração, rebarbas ou enchimento insuficiente. Esses defeitos podem levar à falha do isolamento ou à fluência do eletrólito alcalino durante o uso-de longo prazo. Processo de soldagem a laser: A soldagem de vedação da placa de cobertura e do invólucro de alumínio, a soldagem de conexão do poste e da peça adaptadora e a soldagem de vedação periférica da válvula à prova de explosão- são todas concluídas por soldagem a laser pulsada ou contínua. O processo de soldagem requer controle preciso do diâmetro do ponto, densidade de potência e fluxo de gás protetor para garantir penetração consistente da solda, sem poros penetrantes e resistência à tração suficiente. O sistema de inspeção visual de solda on-line pode identificar anormalidades como respingos, amassados ​​e deslocamentos em tempo real.

 

Teste de vedação: Depois que o conjunto da tampa for montado e todo o núcleo da bateria estiver selado, é necessário testar a estanqueidade ao ar. O teste de hélio é um método de verificação de vedação de-alta precisão{2}}reconhecido pelo setor-que coloca a peça a ser testada em uma câmara de vácuo, enche-a com gás hélio e detecta a taxa de vazamento por meio de um espectrômetro de massa. A taxa de vazamento de hélio de tampas de bateria qualificadas e células acabadas geralmente deve ser inferior a 1×10⁻⁵ Pa·m³/s. Esta norma garante que o desempenho das células não se deteriorará devido a falhas de vedação durante a sua vida útil de mais de 10 anos. Teste de desempenho elétrico: A condutividade elétrica, a resistência de isolamento e a resistência de contato da placa de cobertura devem ser testadas 100% online. Medir a resistência total do poste até o ponto de conexão interno usando o método de quatro{12}}fios pode identificar efetivamente soldagem deficiente ou anormalidades no material. O teste de resistência de isolamento é utilizado para verificar o efeito de isolamento entre o poste e a base metálica da tampa. Geralmente, a resistência de isolamento não deve ser inferior a 100MΩ em condições de 500V DC.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Campo de baterias de energia: Veículos elétricos e veículos híbridos são os mercados de aplicação mais importantes para produtos de cobertura. Nesses cenários, a placa de cobertura da bateria precisa suportar vibrações e choques contínuos causados ​​pela condução do veículo, bem como o estresse do ciclo térmico causado pelo carregamento rápido. A resistência estrutural, o desempenho anti{2}}vibração da placa de cobertura e a capacidade anti{3}}afrouxamento da conexão do poste são indicadores-chave de avaliação. Campo de sistemas de armazenamento de energia: Centrais elétricas de armazenamento de energia em grande-escala e sistemas de armazenamento de energia industriais e comerciais impõem requisitos mais elevados ao ciclo de vida e à confiabilidade-de longo prazo das placas de cobertura. As células de armazenamento de energia são geralmente projetadas para ter um ciclo de vida superior a 6.000 vezes. A durabilidade da vedação da placa de cobertura e a estabilidade-de longo prazo da válvula-à prova de explosão (sem adesão ou envelhecimento prematuro) são considerações importantes ao selecionar. Campo de eletrônicos de consumo: baterias pequenas quadradas ou macias em smartphones, notebooks e dispositivos vestíveis têm altos requisitos de espessura e integração de capas. Embora o tamanho estrutural seja menor, os requisitos de confiabilidade de vedação e segurança-à prova de explosão são igualmente rigorosos.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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