Por que os gabinetes de bateria de alumínio da New Energy são amplamente usados ​​em baterias prismáticas de íon-de lítio?

Com o desenvolvimento de novos veículos energéticos, sistemas de armazenamento de energia, ferramentas elétricas e outros novos equipamentos energéticos, as baterias de íon-lítio enfrentam requisitos cada vez mais rigorosos em relação à densidade de energia, peso, segurança estrutural e eficiência de fabricação. Entre os vários formatos de embalagens de células, as baterias prismáticas de íons de lítio são amplamente utilizadas em sistemas de baterias de armazenamento de energia e energia devido ao seu formato regular e alta utilização de espaço.

 

Para células prismáticas, o invólucro de liga de alumínio é um componente estrutural crítico. Ele não apenas encapsula e protege a célula interna, mas também suporta cargas mecânicas e-junto com a tampa superior, terminais, mecanismos de vedação e estruturas de alívio de pressão-forma um sistema completo de empacotamento de células. Conseqüentemente, esses novos invólucros de bateria de alumínio energético não são apenas simples invólucros de metal; eles são componentes estruturais vitais que influenciam a confiabilidade da célula, a eficiência da fabricação e a integração do sistema.

 

 

O invólucro de liga de alumínio para baterias de lítio prismáticas-também conhecido como invólucro de bateria de lítio prismático ou invólucro de bateria de alumínio-é usado principalmente para revestir células de bateria de íons de lítio-prismáticas. Uma célula prismática típica consiste em componentes como um invólucro de liga de alumínio, um conjunto de tampa superior, conjuntos de eletrodos, postes terminais, uma estrutura de enchimento de eletrólito e um mecanismo de alívio de pressão. Após a célula ser enrolada ou empilhada, os componentes internos são inseridos no invólucro de alumínio, que é então vedado conectando a tampa superior ao invólucro.

 

Durante a fabricação, normalmente é necessária soldagem de precisão para unir a carcaça e a tampa superior, garantindo uma vedação estável e hermética. Algumas baterias prismáticas também apresentam mecanismos à prova de explosão-ou de alívio de pressão na área da tampa superior para fornecer um caminho controlado para liberação de pressão durante condições anormais. Consequentemente, o invólucro de alumínio da bateria deve atender a requisitos específicos em relação às propriedades mecânicas, conformabilidade, soldabilidade, precisão dimensional e desempenho de vedação.

 

 

A liga de alumínio facilita o peso da bateria
Para novos veículos energéticos e sistemas de armazenamento de energia, o peso da bateria impacta diretamente o projeto estrutural de todo o sistema. A liga de alumínio tem uma densidade significativamente menor que a do aço; assim, pode reduzir o peso do próprio invólucro da bateria e, ao mesmo tempo, atender aos requisitos estruturais. As primeiras pesquisas sobre invólucros de liga de alumínio para baterias prismáticas de íon-de lítio demonstraram que o uso de liga de alumínio reduz o peso do invólucro e melhora o desempenho energético específico geral da célula. Para baterias compostas por um grande número de células, a diferença de peso cumulativa dos invólucros de células individuais torna-se um fator significativo no design leve de todo o sistema de bateria.

 

Boa condutividade térmica auxilia no gerenciamento térmico
As baterias de íon-de lítio geram calor durante o carregamento e o descarregamento. Se o calor gerado dentro da célula não for conduzido e gerenciado prontamente, isso poderá afetar o desempenho do ciclo da célula e a estabilidade operacional. A liga de alumínio possui excelente condutividade térmica, permitindo que o invólucro da bateria participe da transferência de calor da célula e trabalhe em conjunto com estruturas externas de resfriamento. Deve-se notar, entretanto, que o invólucro de alumínio por si só não pode substituir um sistema completo de gerenciamento térmico de bateria. Na prática, baterias de energia ou baterias de armazenamento de energia ainda requerem a configuração de placas de refrigeração líquida, canais de refrigeração, materiais de interface térmica ou outras soluções de gerenciamento térmico baseadas na estrutura da célula. Portanto, ao projetar carcaças de bateria de alumínio, fatores como espessura da parede, dimensões externas, área de contato e espaço interno da bateria devem ser considerados de forma abrangente.

 

Design que permite alta utilização de espaço para células prismáticas
Uma das principais características da estrutura prismática é a sua forma regular. Em comparação com as células cilíndricas, as células prismáticas podem ser dispostas de forma mais compacta dentro dos módulos e conjuntos de baterias, minimizando assim lacunas desnecessárias. Os invólucros de liga de alumínio podem ser formados em formas prismáticas regulares usando processos como estampagem profunda e estampagem, proporcionando dimensões geométricas estáveis ​​tanto para o espaço interno da célula quanto para a montagem externa do módulo. A fabricação moderna de invólucros de bateria também se concentra no controle estrito das dimensões, da espessura da parede, do nivelamento da abertura e da qualidade das zonas de soldagem.

 

Adequação para estampagem profunda e conformação de precisão
Invólucros de alumínio prismáticos normalmente requerem processos de conformação para transformar folhas planas de alumínio em invólucros de profundidade específica. Consequentemente, o material escolhido para o invólucro da bateria deve não apenas oferecer resistência suficiente, mas também equilibrar alongamento, conformabilidade e estabilidade dimensional após o processamento. Diferentes graus de liga de alumínio variam em termos de resistência, alongamento, resistência à corrosão e soldabilidade; portanto, a seleção real do material deve ser determinada com base nas dimensões da bateria, estrutura do invólucro, processos de formação e métodos de soldagem.

 

 

Ao encontrar pela primeira vez caixas de baterias de lítio prismáticas, muitas pessoas as confundem com caixas de metal comuns. Na realidade, o invólucro da bateria deve desempenhar múltiplas funções simultaneamente.

 

Primeiro, deve proteger a estrutura interna da célula, evitando deslocamentos mecânicos indesejados da célula durante o transporte e operação. Em segundo lugar, deve formar uma vedação confiável com a tampa superior para evitar vazamento de eletrólito e entrada de umidade externa. Além disso, como o gás e a pressão podem se acumular dentro da bateria sob certas condições anormais, o projeto das células prismáticas modernas normalmente incorpora um mecanismo de alívio-de pressão. Em outras palavras, a caixa de alumínio, a tampa superior, o sistema de vedação e o dispositivo-de alívio de pressão funcionam juntos como um todo integrado.

 

 

Dependendo do design do produto e do fluxo de processo específico do fornecedor, as caixas retangulares de alumínio para baterias podem ser fabricadas usando vários métodos. Os processos comuns incluem supressão de material, estampagem profunda, estampagem, corte, calibração dimensional, usinagem de precisão, limpeza e operações subsequentes de soldagem. Entre estes, a estampagem profunda é um processo de formação crítico. Para caixas de bateria com profundidade significativa, é essencial controlar adequadamente o número de estágios de trefilação, o projeto do molde, a condição do material e a velocidade de conformação. O controle inadequado dos parâmetros de conformação pode levar a problemas como enrugamento, rachaduras e espessura irregular da parede.

 

Portanto, ao adquirir caixas de bateria de alumínio para novas aplicações energéticas, não se deve focar apenas no grau e no preço da liga de alumínio; também é crucial verificar se o fornecedor possui capacidades confiáveis ​​em estampagem profunda e controle dimensional.

 

 

O invólucro e a tampa superior de uma célula de bateria prismática normalmente precisam formar uma unidade hermeticamente selada.
Na fabricação moderna de baterias, a soldagem a laser é amplamente utilizada para unir o invólucro da bateria, a tampa superior e os componentes metálicos relacionados. Suas vantagens incluem uma zona de soldagem concentrada, uma zona mínima-afetada pelo calor e adequação para produção automatizada. No entanto, a soldagem a laser exige muito do nivelamento da abertura do invólucro, da consistência dimensional, da condição da superfície do material e das folgas de montagem.

 

Conseqüentemente, um invólucro de alumínio-embora aparentemente simples-pode impactar significativamente a eficiência do processo de soldagem subsequente. Por exemplo, deformações significativas ou rebarbas na abertura da carcaça podem comprometer o posicionamento da tampa superior e a qualidade da solda. Portanto, alguns fabricantes de invólucros de bateria de alumínio empregam corte preciso e controle de planicidade na abertura para melhorar a consistência no estágio subsequente de soldagem a laser.

 

 

Atualmente, baterias prismáticas-com invólucro de alumínio são usadas principalmente nas seguintes áreas:

Os novos veículos energéticos representam um mercado de aplicação crucial.As baterias elétricas devem equilibrar peso, utilização de espaço, estabilidade estrutural e gerenciamento térmico; conseqüentemente, células prismáticas com revestimento-de alumínio são bem-adequadas para projetos de módulos e conjuntos de baterias.

 

Os sistemas de armazenamento de energia são outra área de aplicação importante.À medida que a capacidade dos equipamentos de armazenamento de energia aumenta, as células devem fornecer elevadas capacidades de armazenamento de energia dentro de um espaço limitado, mantendo ao mesmo tempo a estabilidade estrutural e o empacotamento confiável.

 

Além disso, ferramentas elétricas, equipamentos industriais, robótica, veículos elétricos de baixa{0}}velocidade e determinados produtos eletrônicos de consumo também podem empregar células prismáticas de-íon de lítio.

 

 

 

Se você estiver adquirindo caixas de bateria de lítio prismáticas, é recomendável verificar pelo menos as seguintes informações:

 

· Comprimento, largura e altura da caixa

· Grau e têmpera do material

· Espessura da parede da caixa

· Profunda-profundidade de desenho

· Dimensões e tolerâncias de abertura

· Planicidade da caixa

· Dimensões de acoplamento da tampa superior

· Estrutura da zona de soldagem

· Locais do orifício de enchimento do eletrólito e da estrutura-à prova de explosão

· Requisitos de tratamento de superfície

· Requisitos de estanqueidade e testes relacionados

· Demanda anual e quantidades de pedidos em lote

 

Para novos projetos de veículos energéticos e de armazenamento de energia, fatores adicionais devem ser confirmados, como a vida útil projetada da célula, o ambiente operacional, as condições de vibração e o método subsequente de instalação da bateria.

 

 

À medida que novos veículos e sistemas de armazenamento de energia evoluem em direção a maior densidade de energia, menor peso e fabricação automatizada, os invólucros de bateria de alumínio também tendem a ter maior precisão. Os produtos futuros não devem apenas ser mais leves, mas também encontrar um equilíbrio entre resistência do material, conformabilidade, precisão dimensional e compatibilidade de soldagem. Além disso, o desenvolvimento de células prismáticas de grande-formato-resultando em revestimentos cada vez maiores-impõe maiores demandas à uniformidade do material, aos processos de conformação, à planicidade e à qualidade da soldagem.

 

Consequentemente, a concorrência no setor de carcaças de baterias de alumínio está mudando de uma simples estamparia de metal para uma competição abrangente que envolve capacidades em materiais, ferramentas, conformação, usinagem de precisão e controle de qualidade.

 

Invólucros de liga de alumínio para baterias de lítio prismáticasservem não apenas a função fundamental de proteger a célula da bateria, mas também estão intimamente ligados à redução de peso, estabilidade estrutural, gerenciamento térmico, integridade de vedação e produção automatizada. Para fabricantes de baterias, montadores de embalagens e profissionais de compras nos novos setores de veículos de energia e armazenamento de energia, selecionar o fornecedor certo de invólucros de bateria de alumínio requer uma avaliação holística de materiais, precisão dimensional, capacidades de formação, desempenho de soldagem e estabilidade-de produção em massa, em vez de uma mera comparação de preços unitários.