تحليل متعمق-لمعرفة صناعة أغلفة الألومنيوم المربعة لبطاريات الليثيوم

يشير الغلاف المربع المصنوع من الألومنيوم لبطارية الليثيوم إلى مكون الغلاف المعدني المصنوع من مواد سبائك الألومنيوم عالية الجودة-من خلال الختم الدقيق أو التمدد أو الرسم العميق وعمليات التشكيل الأخرى، ويستخدم في تعبئة بطاريات الليثيوم-الأيونية المربعة. باعتباره أحد المكونات الهيكلية الأساسية الثلاثة لبطاريات الليثيوم (القطب الموجب، والقطب السالب، والغلاف والفاصل)، يتولى غلاف الألومنيوم وظائف متعددة مثل الدعم الميكانيكي، والختم البيئي، والتوصيل الحراري، وحماية السلامة في خلية البطارية. بالمقارنة مع الحقيبة المصنوعة من الألومنيوم لبطاريات Li-ion المستخدمة في بطاريات الليثيوم الناعمة-، فإن غلاف الألومنيوم المربع يتمتع بقوة ميكانيكية أعلى، واستقرار أفضل للأبعاد وقدرات إدارة حرارية أفضل؛ بالمقارنة مع الغلاف الفولاذي الأسطواني، فإن غلاف الألمنيوم يتميز بمزايا واضحة في الوزن الخفيف واستخدام المساحة.

 

يتكون الغلاف الألومنيوم لبطارية الليثيوم المربعة عادةً من الجسم الرئيسي للغلاف ومجموعة الغطاء (بما في ذلك الأقطاب الموجبة والسالبة، وصمامات مقاومة للانفجار، وفتحات الحقن، وما إلى ذلك). يتم إغلاق الغطاء والغلاف بواسطة اللحام بالليزر. مع استمرار زيادة متطلبات كثافة الطاقة وسلامة المركبات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة والأجهزة الإلكترونية المحمولة، أصبح حل غلاف الألومنيوم المربع الذي تم اعتماده على نطاق واسع من قبل شركات السيارات الرئيسية مثل Prismatic Cell للعلامة التجارية BYD أحد أشكال التغليف الرائدة في مجال بطاريات الطاقة. إن اختيار مواد غلاف الألومنيوم ودقة التشكيل وجودة ختم اللحام يحدد بشكل مباشر عمر الدورة وأداء السلامة وإنتاجية البطارية. لذلك، تم تصنيف هذا المكون باعتباره -قيمة مضافة-عالية ورابطًا تقنيًا عاليًا-في سلسلة صناعة بطاريات الطاقة.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

إن مادة سبائك الألومنيوم المختارة لغلاف الألومنيوم لبطارية الليثيوم المربعة واختيار الدرجة والتحكم في البنية الدقيقة تحدد بشكل مباشر أداء القولبة وجودة اللحام ومقاومة التآكل للغلاف. في الوقت الحالي، المواد الأكثر استخدامًا في الصناعة هي سبائك الألومنيوم 3003 (سبائك الألومنيوم-المنجنيز) وسبائك الألومنيوم 6061 (سبائك الألومنيوم-المغنيسيوم-السيليكون). من بينها، أصبحت سبيكة 3003 هي الاختيار السائد لأغطية الألومنيوم المربعة نظرًا لأداء السحب العميق الممتاز، ومقاومة التآكل الجيدة والقوة المعتدلة. عنصر السبائك الرئيسي لسبائك الألومنيوم 3003 هو المنغنيز (حوالي 1.0-1.5%)، مما يحسن قوة الشد وخصائص تصلب المواد دون تقليل التوصيل الكهربائي والحراري بشكل كبير. يتم التحكم في سمك المادة عادةً بين 0.3 مم و1.2 مم، وتعتمد القيمة المحددة على سعة وحجم نواة البطارية - تميل بطاريات الطاقة ذات السعة الكبيرة (مثل 100 أمبير وما فوق) إلى استخدام أغلفة أكثر سمكًا (0.8- 1.2 مم) لضمان القوة الهيكلية؛ تستخدم البطاريات الاستهلاكية أغلفة أرق (0.3- 0.6 مم) لتحقيق كثافة طاقة أعلى. فيما يتعلق بالتحكم في الهيكل، تتطلب مواد غلاف الألومنيوم عادةً حجم حبيبات أدق من المستوى 5 لتجنب عيوب قشر البرتقال أو التشقق أثناء عملية السحب العميق.

 

فيما يتعلق بحالة السطح، عادةً ما يحتاج الجدار الداخلي لقشرة الألومنيوم إلى تخميله كيميائيًا أو تأكسده لتحسين التوافق الكيميائي مع المنحل بالكهرباء ومنع الألومنيوم من التفاعل مع سداسي فلورو فوسفات الليثيوم (LiPF₆) لتوليد حمض الهيدروفلوريك الذي يؤدي إلى تآكل الغلاف. بالنسبة لنفس النوع من المواد المستخدمة في علبة الألومنيوم لخلية بطارية السيارة الكهربائية، يجب إيلاء اهتمام إضافي لتعاون العزل مع علامات التبويب الإيجابية والسلبية. عادة، يتم طلاء طبقة عازلة على الجدار الداخلي للعلبة، أو يتم إدخال فيلم عازل أثناء التجميع. تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من تشابه نظام المواد الأساسية لقذيفة الألومنيوم لحالات البطاريات المنشورية والأسطوانية، فإن متطلبات مؤشر تباين الخواص (قيمة r) ومؤشر تصلب العمل (قيمة n) للمادة تختلف بسبب الاختلافات في عملية التشكيل (الرسم العميق للرسم المربع والمتعدد القطر المتغير للأسطوانة).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

يتضمن تصنيع أغلفة الألومنيوم لبطاريات الليثيوم المربعة عمليات تشكيل متعددة الدقة، من بينها عملية السحب العميق هي الحلقة الأكثر صعوبة من الناحية الفنية والحلقة الأساسية التي لها التأثير الأكبر على جودة المنتج. يبدأ تدفق العملية بفك لفائف سبائك الألومنيوم وتقطيعها: تتم تغذية شريط الألومنيوم في أداة ثقب عالية السرعة-، ويتم ثقب قطعة مستديرة مستطيلة أو مربعة فارغة تقريبًا (تسمى فارغة) من خلال قالب تقطيع. يتم حساب شكل وحجم الفراغ بدقة لتحقيق توزيع معقول للمادة في رسم التمريرات المتعددة - اللاحق. العملية الأساسية اللاحقة عبارة عن رسم عميق متعدد-: يتم تمرير قطعة المادة عبر عدة مجموعات من القوالب المثقوبة والمقعرة بالتسلسل، مما يؤدي إلى تشويه القطعة المسطحة من المادة تدريجيًا إلى غلاف مربع بعمق محدد مسبقًا وزوايا مستديرة سفلية. يعتمد عدد مرات الرسم على نسبة عمق الغلاف إلى حجم الفتح (أي نسبة الرسم). يتطلب غلاف الألمنيوم المربع النموذجي لبطارية الطاقة 4-7 عمليات رسم.

 

بعد كل تمريرة سحب، قد تتخلل معالجة التلدين المتوسطة للتخلص من تصلب العمل واستعادة مرونة المادة. أثناء عملية الرسم، من الضروري التحكم بشكل صارم في الفجوة بين الثقب والقالب (عادةً 1.05-1.15 ضعف سمك المادة)، ونوع مادة التشحيم وكمية الطلاء، وسرعة الرسم لمنع التجاعيد، أو الشقوق، أو السماكة غير المتساوية الخطيرة على الجدران الجانبية للهيكل. يتم قطع (تشذيب) المنتجات شبه النهائية بعد السحب العميق لإزالة الحواف غير المنتظمة ثم تنظيفها لإزالة زيت الرسم ورقائق الألومنيوم. يعد معدل تقليل سمك الجدار مؤشرًا رئيسيًا لقياس مستوى عملية الرسم العميق - يمكن لتصميم العملية الممتاز التحكم في الحد الأقصى لمعدل تقليل سمك الجدار في حدود 15%، والزاوية السفلية للقشرة هي المنطقة ذات سمك الجدار الأنحف، ويجب ألا يقل التخفيف المحلي هناك عن 75% من سمك الجدار التصميمي.

 

بالنسبة لعلبة الألومنيوم لخلية بطارية EV ذات المتطلبات العالية أو غلاف الألومنيوم لبطارية الليثيوم أيون أحادية الخلية، سيتم أيضًا إجراء تصحيح الجدار الجانبي (تشطيب الحجم) وتسوية السطح السفلي بعد السحب العميق للتأكد من أن الاستقامة والعمودية واستواء السطح السفلي للهيكل يفي بمتطلبات تحديد الموضع لخط التجميع الآلي. يعد اللحام بالليزر بين مجموعة الغطاء (بما في ذلك العمود، والصمام المضاد للانفجار-، وفتحة حقن السائل) والقشرة عملية رئيسية أخرى. عادةً ما يتم استخدام ليزر الألياف المستمر أو الليزر النبضي في لحام الختم المحيطي. يجب أن تكون سرعة اللحام وقوة الليزر وإزالة التركيز البؤري مطابقة بدقة للحصول على لحام بدون مسام ولا تناثر وعمق اختراق كافٍ. تحتاج القشرة الملحومة إلى الخضوع لاختبار ضيق الهواء (اكتشاف تسرب قياس كتلة الهيليوم أو طريقة انخفاض الضغط) وفحص مظهر اللحام.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مع التطور السريع لمركبات الطاقة الجديدة، وتخزين الطاقة الموزعة، ومعدات الطاقة الجديدة المحمولة، تستمر سيناريوهات تطبيق بطاريات الليثيوم في التوسع، وتستمر متطلبات السوق فيما يتعلق بالقدرة على التكيف والسلامة وقدرات التخصيص لأغلفة البطاريات في الزيادة، مما أدى إلى ظهور العديد من منتجات أغلفة الألومنيوم المخصصة والمجزأة. استجابة للاحتياجات الخاصة لمجال بطارية طاقة السيارة، تم تحسين حقيبة بطارية الطاقة ذات الخلية المصنوعة من الألومنيوم وحقيبة الألومنيوم ذات الخلية المربعة خصيصًا لظروف تشغيل السيارة وتتميز بمقاومة أقوى للاهتزاز ودرجة الحرارة العالية والتشوه، وهي مناسبة لظروف قيادة السيارة المعقدة. وفي الوقت نفسه، تتكيف الصناعة بشكل كبير مع احتياجات تخصيص العلامة التجارية. يتم تخصيص وتطوير أغلفة الألومنيوم الخاصة بخلايا البطارية المربعة مثل الخلية المنشورية للعلامة التجارية BYD وفقًا للحجم الحصري وعملية التعبئة ومعايير الأداء لخلايا بطارية العلامة التجارية لتحقيق التكيف الدقيق للغلاف وخلايا البطارية. بالإضافة إلى ذلك، فإن شعبية معدات بطارية الليثيوم أحادية الخلية الصغيرة جعلت أيضًا غلاف الألومنيوم لبطارية ليثيوم أيون أحادية الخلية مستخدمًا على نطاق واسع، ويغطي بالكامل سيناريوهات تطبيق بطارية الليثيوم الكبيرة والمتوسطة والصغيرة.

بالنظر إلى اتجاهات تطوير الصناعة، يتم ترقية غلاف الألومنيوم لبطاريات الليثيوم المربعة بشكل متكرر بشكل متكرر في اتجاه الوزن الخفيف والقوة العالية والسلامة العالية والدقة العالية وحماية البيئة الخضراء. على مستوى المواد، تواصل الصناعة تحسين نسبة سبائك الألومنيوم. من خلال تقنية تعديل السبائك الجديدة، مع الحفاظ على ميزة الوزن الخفيف، يتم تحسين قوة الشد ومقاومة الصدمات ومقاومة درجات الحرارة العالية للمادة بشكل أكبر لتلبية احتياجات تطوير منتجات بطاريات الليثيوم ذات-الطاقة العالية ومعدل الشحن والتفريغ العالي-. على مستوى العملية، أصبحت تقنيات مثل الختم الدقيق الآلي، ومعالجة تقوية السطح، والتحكم الدقيق على مستوى الميكرون- شائعة بشكل تدريجي، مما يسمح باستمرار تحسين الختم والتسطيح ومقاومة التآكل للغلاف، مع تلبية المعايير الصارمة -لتخزين الطاقة عالي الجودة وبطاريات الطاقة-المثبتة على المركبات. فيما يتعلق بشكل المنتج، بالإضافة إلى أغلفة الألمنيوم الصلبة التقليدية، تستمر الهياكل الداعمة للتغليف المرن في الابتكار. الحقيبة المصنوعة من الألومنيوم لبطاريات الليثيوم-وبطارية الليثيوم والألمنيوم-وهيكل التغليف المركب بغشاء بلاستيكي يزيد من إثراء شكل المنتج لأغلفة بطاريات الليثيوم ويتكيف مع احتياجات البحث والتطوير لمعدات بطاريات الليثيوم الرقيقة وخفيفة الوزن والمرنة. في المستقبل، مع استمرار تطوير صناعات تخزين الطاقة الذكية ومركبات الطاقة الجديدة، سيستمر التكرار التكنولوجي والقدرة على التكيف مع أغلفة الألومنيوم لبطاريات الليثيوم في التحسن.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مرحبًا بك لإرسال رسومات هيكل الخلية أو المواصفات الفنية إلى نافذة الإرساء الهندسية الخاصة بنا، وسيقوم فريق محترف بإجراء ذلكلي على قذيفة الألومنيوم الخليةقابلية التصنيع وتحسين حلول العمليات. نحن نستجيب لكل احتياجاتك التقنية من خلال قدراتنا في تطوير القوالب ودقة التشكيل.