Mechanizm deformacji i strategia systematycznego zapobiegania aluminiowej obudowie pryzmatycznej

Aluminiowe obudowy akumulatorów samochodowych są szeroko stosowane w takich dziedzinach, jak pojazdy nowej generacji ze względu na ich zasady konstrukcyjne i wysoką gęstość energii. Jednakże, ze względu na anizotropowe właściwości strukturalne, nierówne siły występujące w kierunku długości i szerokości podczas procesu produkcyjnego mogą łatwo prowadzić do problemów z deformacją, takich jak nierówności, co z kolei wpływa na bezpieczeństwo i żywotność akumulatora. Występowanie problemów z deformacją jest ściśle powiązane z wieloma aspektami, takimi jak właściwości materiału, procesy produkcyjne i wewnętrzna kontrola środowiskowa zespołów akumulatorowych.

Z punktu widzenia wymiarów materiałowych i konstrukcyjnych wybór i konstrukcja wytrzymałości obudowy aluminiowej dla nowych materiałów nośników energii są czynnikami podstawowymi. Jeśli użyte zostaną materiały o niewystarczającej wytrzymałości na rozciąganie (takie jak stop aluminium 3003) lub aluminiowe obudowy baterii litowych o grubości mniejszej niż 0,6 mm, są one podatne na odkształcenia pod ciśnieniem wewnętrznym i naprężeniami termicznymi. Jednocześnie nie można zignorować cech strukturalnych obszaru spawania: strefa wpływu ciepła utworzona podczas procesu spawania zmniejszy lokalną wytrzymałość o 20% do 30% w wyniku reorganizacji sieci, stając się obszarem koncentracji naprężeń, który jest podatny na odkształcenia podczas kolejnych naprężeń.

Racjonalność procesu spawania ma decydujący wpływ na stabilność strukturalną aluminiowej obudowy pryzmatycznej. Spawanie laserowe, jako proces głównego nurtu, jeśli dopływ ciepła nie jest odpowiednio kontrolowany (np. moc przekraczająca 300 W lub prędkość spawania poniżej 30 mm/s), może spowodować, że lokalne temperatury znacznie przekroczą temperaturę topnienia aluminium (660 stopni), roztopione jeziorko będzie zbyt głębokie i gwałtownie wzrośnie naprężenie skurczowe podczas chłodzenia; Niewłaściwa konstrukcja ściegu spoiny, np. brak nacięć odprężających przy ciągłym spawaniu pierścieniowym i szerokość ściegu spoiny mniejsza niż 0,8 mm, może zmniejszyć nośność-spoiny i jeszcze bardziej zwiększyć ryzyko odkształcenia.

Nieprawidłowe ciśnienie wewnętrzne akumulatora jest kolejną termodynamiczną przyczyną deformacji. Gdy temperatura przekroczy 45 stopni, reakcje uboczne, takie jak rozkład elektrolitu i nieprawidłowe uszkodzenie folii SEI, przyspieszą wytwarzanie gazu. Gdy ciśnienie wewnętrzne przekroczy 10 kPa, spowoduje to deformację obudów ogniw pryzmatycznych. Jednocześnie w stanie pełnego naładowania szybkość rozszerzania elektrody ujemnej może osiągnąć od 20% do 30%. Jeżeli szczelina pomiędzy ogniwem akumulatora a wewnętrzną ścianką obudowy przekracza 1,0 mm (standardowa szczelina branżowa wynosi od 0,3 do 0,8 mm), siła rozciągająca nie może być skutecznie ograniczona przez osłonę i będzie obracać się w kierunku pionowym, powodując większy stopień swobody, powodując deformację pokrywy lub ściany bocznej.

Ponadto odchylenia w kontroli procesu podczas procesu produkcyjnego mogą również powodować lub zaostrzać problemy z deformacją: gdy szczelina między pokrywą a aluminiowymi obudowami baterii New Energy przekracza 0,2 mm podczas montażu, naprężenia termiczne spawania bezpośrednio spowodują deformację, nakładając się na efekt przemieszczenia szczeliny; Gdy stopień podciśnienia na etapie zgrzewania jest zbyt niski (poniżej -90 kPa), zewnętrzne ciśnienie atmosferyczne będzie oddziaływać na słabe części płaszcza, powodując pasywne odkształcenie ściskające.

W oparciu o powyższy mechanizm deformacji można zbudować system zapobiegania i kontroli, obejmujący takie aspekty, jak optymalizacja materiałów, doskonalenie procesów, kontrola ciśnienia wewnętrznego i wzmacnianie procesu. Pod względem optymalizacji materiałów i konstrukcji główną ideą jest zwiększenie-nośności aluminiowej obudowy akumulatora, co można osiągnąć poprzez zastosowanie stopu aluminium 5052 o większej wytrzymałości na rozciąganie, dodanie żeber wzmacniających o wysokości od 0,5 do 1,0 mm w obszarze górnej pokrywy i zwiększenie grubości powłoki do 0,8 do 1,0 mm.

Jednocześnie przyjęto kompozytową konstrukcję spawalniczą łączącą spawanie laserowe i spawanie ultradźwiękowe, aby zmniejszyć jednopunktowe dopływ ciepła i poprawić stabilność obszaru spawania. Udoskonalenie procesu spawania powłoki aluminiowej z możliwością ładowania musi koncentrować się na dokładnej kontroli, przyjęciu strategii spawania gradientowego (takiej jak kombinacja parametrów sekcji początkowej 200 W/30 mm/s, sekcji środkowej 250 W/25 mm/s i sekcji końcowej 180 W) oraz kontrolowaniu głębokości strefy wpływu ciepła w granicach 0,5 mm; Jednocześnie ciągły ścieg spoiny zostanie zmieniony na tryb spawania segmentowego (od 5 do 8 mm na sekcję), z zarezerwowaną strefą odprężania 2 mm, a szerokość ściegu spoiny zostanie zwiększona do 1,2 mm, aby poprawić nośność spoiny.

Wewnętrzną kontrolę ciśnienia należy rozpocząć od dwóch aspektów: kompensacji rozszerzalności i ograniczenia wytwarzania gazu. Projektując aluminiową powłokę-akumulatora litowo-jonowego, po wewnętrznej stronie pokrywy można zainstalować elastyczną warstwę buforową o stopniu sprężania przekraczającym 50%, pozostawiając 0,5 do 1,0 mm przestrzeni dylatacyjnej w celu zmniejszenia wpływu ciśnienia spowodowanego rozszerzaniem się elektrody ujemnej; Jeśli chodzi o optymalizację układu chemicznego, dodanie 1% do 2% dodatków tworzących warstwę FEC- podczas procesu wtrysku może skutecznie stłumić nietypowe uszkodzenia warstwy SEI, kontrolować produkcję gazu przy pełnym obciążeniu w zakresie 0,5 ml/Ah i zmniejszyć akumulację ciśnienia wewnętrznego ze źródła.

Wzmocnienie kontroli procesu wymaga wprowadzenia inteligentnej technologii, wykorzystującej wizualny system pozycjonowania w procesie montażu do kontroli dokładności pozycjonowania w zakresie ± 0,05 mm; Jednocześnie zmodernizuj uchwyt spawalniczy do trybu mocowania ze stałą siłą, aby upewnić się, że wahania siły mocowania od 20 do 30 N nie przekraczają 5%, zmniejszając ryzyko odkształcenia spowodowanego odchyleniem montażu. Dodaj stację prób ciśnieniowych na etapie formowania, która automatycznie włączy alarm, gdy ciśnienie przekroczy 5 kPa. W połączeniu z-wykrywaniem promieni rentgenowskich szybkości odkształcenia powłoki akumulatora samochodowego EV, próg będzie kontrolowany w zakresie 0,3%, aby umożliwić wczesną identyfikację i kontrolę problemów z deformacją.

Jeśli napotkasz problemy techniczne związane zAluminiowa obudowa pryzmatycznadeformacji lub potrzebujesz wsparcia w optymalizacji procesu podczas procesu produkcyjnego, skontaktuj się z nami za pośrednictwem platformy, a my zapewnimy Ci profesjonalne rozwiązania i konsultacje techniczne.