Deformationsmekanism och systematisk förebyggande strategi för prismatiskt aluminiumhölje

Bilbatterier i aluminium används ofta inom områden som nya energifordon på grund av deras strukturella regler och höga energitäthet. Men på grund av dess anisotropa strukturella egenskaper kan ojämna krafter i längd- och breddriktningarna under tillverkningsprocessen lätt leda till deformationsproblem som ojämnheter, vilket i sin tur påverkar batteriets säkerhet och livslängd. Förekomsten av deformationsproblem är nära relaterat till flera aspekter såsom materialegenskaper, tillverkningsprocesser och intern miljökontroll av kraftbatterienheter.

Ur perspektivet av material och strukturella dimensioner är valet och hållfasthetsdesignen av aluminiumhölje för nya energibärarmaterial grundläggande faktorer. Om material med otillräcklig draghållfasthet (som 3003 aluminiumlegering) eller litiumbatterialuminiumhöljen med en tjocklek mindre än 0,6 mm används, är de benägna att ge deformation under inre tryck och termisk stress. Samtidigt kan svetsområdets strukturella egenskaper inte ignoreras: den värmepåverkade zonen som bildas under svetsprocessen kommer att minska lokal hållfasthet med 20% till 30% på grund av galleromorganisation, och blir ett spänningskoncentrationsområde som är benäget att deformeras under efterföljande spänning.

Rationaliteten i svetsprocessen har en avgörande inverkan på den strukturella stabiliteten hos aluminiumprismatiskt hölje. Lasersvetsning, som en vanlig process, om värmetillförseln inte är korrekt kontrollerad (såsom en effekt som överstiger 300 W eller svetshastighet under 30 mm/s), kan det leda till att lokala temperaturer vida överstiger smältpunkten för aluminium (660 grader), att den smälta poolen blir för djup och att kylningskrympspänningen ökar kraftigt; Felaktig utformning av svetssträngar, såsom frånvaron av avspänningsskåror vid kontinuerlig ringsvetsning och svetssträngsbredd mindre än 0,8 mm, kan minska svetsens belastnings-bärande kapacitet och ytterligare förvärra risken för deformation.

Batteriets onormala inre tryck är en annan termodynamisk kärnorsak till deformation. När temperaturen överstiger 45 grader kommer sidoreaktioner som elektrolytnedbrytning och onormal skada på SEI-film att påskynda gasproduktionen. När det inre trycket överstiger 10 kPa, kommer det att pressa deformationen av prismatiska cellhöljen. Samtidigt, i ett fulladdat tillstånd, kan den negativa elektrodens expansionshastighet nå 20% till 30%. Om gapet mellan battericellen och skalets innervägg överstiger 1,0 mm (industristandardavståndet är 0,3 till 0,8 mm), kan expansionskraften inte effektivt begränsas av skalet och kommer att vända till högre frihetsgrader i vertikal riktning, vilket orsakar deformation av täckplattan eller sidoväggen.

Dessutom kan processkontrollavvikelser under produktionsprocessen också orsaka eller förvärra deformationsproblem: när gapet mellan täckplattan och Nya energialuminiumbatterihöljen överstiger 0,2 mm under montering, kommer svetsvärmepåkänningar direkt att orsaka deformation genom att överlagras med spaltförskjutningseffekten; När vakuumgraden under tätningssteget är för låg (under -90 kPa) kommer yttre atmosfärstryck att verka på de svaga delarna av skalet, vilket orsakar passiv kompressionsdeformation.

Baserat på ovanstående deformationsmekanism kan ett förebyggande och kontrollsystem konstrueras utifrån aspekter som materialoptimering, processförbättring, intern tryckkontroll och processförstärkning. När det gäller material- och strukturoptimering är kärnidén att förbättra bärförmågan- av aluminiumbatterihöljet, vilket kan uppnås genom att använda 5052 aluminiumlegering med högre draghållfasthet, lägga till 0,5 till 1,0 mm höga förstärkningsribbor i det övre täckområdet och öka skalets tjocklek till 0,8 mm.

Samtidigt antas en sammansatt svetsstruktur som kombinerar lasersvetsning och ultraljudssvetsning för att minska enpunktsvärmetillförseln och förbättra svetsområdets stabilitet. Förbättringen av svetsprocessen av det uppladdningsbara aluminiumhöljet måste fokusera på finkontroll, antagande av en svetsstrategi för gradienteffekt (som parameterkombination av startsektion 200 W/30 mm/s, mittsektion 250 W/25 mm/s och slutsektion 180 W), och kontroll av djupet på den värmepåverkade zonen inom 0,5 mm; Samtidigt kommer den kontinuerliga svetssträngen att ändras till segmenterat svetsläge (5 till 8 mm per sektion), med en reserverad 2 mm spänningsfrigöringszon, och svetssträngens bredd kommer att ökas till 1,2 mm för att förbättra svetsens bärförmåga.

Intern tryckkontroll måste utgå från två aspekter: expansionskompensation och gasproduktionsdämpning. I designen av litium-jonbatteriets aluminiumskalstruktur kan ett elastiskt buffertskikt med en kompressionsgrad som överstiger 50 % installeras på insidan av täckplattan, vilket lämnar 0,5 till 1,0 mm expansionsutrymme för att minska tryckpåverkan som orsakas av negativ elektrodexpansion; När det gäller kemisk systemoptimering kan tillsats av 1 % till 2 % FEC-film-bildande tillsatser under injektionsprocessen effektivt undertrycka onormal skada på SEI-filmen, kontrollera gasproduktionen vid full belastning inom 0,5 ml/Ah och minska intern tryckackumulering från källan.

Förstärkningen av processtyrningen kräver introduktion av intelligent teknologi, med användning av ett visuellt positioneringssystem i monteringsprocessen för att kontrollera positioneringsnoggrannheten inom ± 0,05 mm; Uppgradera samtidigt svetsfixturen till fastspänningsläge för konstant kraft för att säkerställa att spännkraftsfluktuationen på 20 till 30 N inte överstiger 5 %, vilket minskar risken för deformation orsakad av monteringsavvikelser. Lägg till en tryckteststation under bildningsstadiet, som automatiskt larmar när trycket överstiger 5 kPa. I kombination med röntgendetektering av EV-bilbatteriskalets deformationshastighet kommer tröskeln att kontrolleras inom 0,3 % för att uppnå tidig identifiering och kontroll av deformationsproblem.

Om du stöter på tekniska problem relaterade tillPrismatiskt hölje av aluminiumdeformation eller behov av processoptimeringsstöd under produktionsprocessen, kontakta oss gärna via plattformen, så kommer vi att förse dig med professionella lösningar och teknisk rådgivning.