1 Überblick über die Strukturkomponenten für Quadratschalen -Batteriezellen
Strukturkomponenten für Quadratschalen -Batterien spielen eine entscheidende Rolle bei Lithiumbatterien. Es spielt hauptsächlich eine Rolle bei der Übertragung von Energie, dem Tragen von Elektrolyten, dem Schutz der Sicherheit, der Befestigung und Stützung von Batterien und dem dekorativen Erscheinungsbild. Es hat einen direkten Einfluss auf die Sicherheit, Versiegelung und Energieeffizienz von Lithiumbatterien.
Aus Sicht des Marktanteils wird die Marktgröße der strukturellen Komponenten der Lithiumbatterie Chinas im Jahr 2024 52,6 Milliarden Yuan, eine Erhöhung des Vorjahres von 86. 2%, 52,6 Milliarden Yuan erreichen. Unter diesen haben die strukturellen Batteriekomponenten seit langem den Hauptmarktanteil der strukturellen Komponenten betroffen, die 90,7%ausmachen, während die strukturellen Komponenten der zylindrischen Batterie nur 9,3%ausmachen. Dies ist hauptsächlich auf die rasante Entwicklung des neuen Marktes für Energiefahrzeuge Chinas mit einer starken Unterstützung der nationalen Richtlinien zurückzuführen, was zu einer erheblichen Erhöhung der Produktionskapazität und der Anzahl der Batterien pro Bestellung von Strombatterien führt. Quadratbatterien eignen sich besser für diese groß angelegte Produktionsnachfrage.
Die strukturellen Komponenten von Quadratschalen -Batteriezellen bestehen normalerweise aus einer Schale und einer Abdeckplatte. Die Herstellung der Hülle ist relativ einfach und unter Verwendung einer kontinuierlichen Dehnungstechnologie, wobei im Allgemeinen Stahl- oder Aluminiumschalen mit hoher struktureller Festigkeit und starker Fähigkeit zur standardmäßigen standardmäßigen Belastungen standhält. Die Komplexität des Herstellungsprozesses der Abdeckplatte ist normalerweise viel höher als die der Hülle, und zu ihren Hauptfunktionen umfasst die Fixierungs-/Dichtungsfunktion, die Stromleitungsfunktion, die Druckentlastungsfunktion, die Sicherungsschutzfunktion und die Reduzierung der elektrischen Korrosionsfunktion. Zum Beispiel Laserschweißung der oberen Abdeckung zur Aluminiumhülle, wickelt und repariert die nackten Batteriezellen und erzielte einen Versiegelungseffekt; Das obere Abdeckpol, das Adapterstück und die Batteriezellenohr werden geschweißt, um die Leitfähigkeit des Lade- und Ausleitungsstroms der Batteriezelle zu gewährleisten. Wenn die Batterie eine Abnormalität erfährt und der interne Luftdruck zunimmt, öffnet sich das explosionssichere Ventil an der oberen Abdeckung für den Druck des Drucks und verringert das Explosionsrisiko.
Strukturkomponenten für Quadratschalen -Batterien spielen eine unverzichtbare und wichtige Rolle bei Lithiumbatterien, und ihre Marktaussichten sind mit der Entwicklung neuer Energiefahrzeuge und Energiespeichermärkte zunehmend breit.
2 Typen und Funktionen von Strukturkomponenten
(1) Schale
Die Hülle spielt als wichtiger Bestandteil der Struktur der Quadratschale -Batterie eine entscheidende Rolle beim Befestigen, Schutz, Versiegeln und Ablösen von Wärme. Die Schale dient als Barriere zwischen den aktiven Substanzen in der Batteriezelle und der externen Umgebung während ihres gesamten Lebenszyklus, wodurch das interne elektrochemische System repariert und die stabile Struktur der Batteriezelle in verschiedenen Umgebungen gewährleistet ist. In Bezug auf den Schutz kann die Hülle bestimmten mechanischen Belastungen standhalten, um zu verhindern, dass externe Auswirkungen die Batteriezellen beschädigen. Die Versiegelungsfunktion stellt sicher, dass der Elektrolyt nicht läuft und den normalen Arbeitszustand der Batterie beibehält. Gleichzeitig kann die Hülle auch dazu beitragen, die Wärme abzuleiten, die während des Betriebs der Batterie erzeugte Wärme abzulösen und die Sicherheit und die Lebensdauer der Batterie zu verbessern.
Der Produktionsprozess der Hülle umfasst hauptsächlich das Schneiden von Rohstoffen, präzise, kontinuierliche tiefe Zeichnung, Schneiden, Reinigen, Trocknen und Tests. Unter ihnen ist die Präzisionsdehnungstechnologie die Schwierigkeit bei der Schalenproduktion. Bei diesem Prozess ist es notwendig, die Gleichmäßigkeit der Wandstärke zu gewährleisten und Frakturen zu verhindern. Im Vergleich zur herkömmlichen einmaligen Stempelformung ist die kontinuierliche Präzisionsdehnung schwieriger und seine Kernbarrieren liegen in Formen und Dehnungsausrüstung. Hochwertige Formen und fortschrittliche Dehnungsgeräte können die dimensionale Genauigkeit und Leistungsstabilität der Schale sicherstellen.
(2) Abdeckplatte
Die Abdeckplatte spielt eine entscheidende Rolle in den strukturellen Komponenten von Quadratschalen -Batteriezellen mit Funktionen wie Verbindung, Isolation, Versiegelung und Explosionsprävention.
Die Stahlkappe befindet sich am oberen Ende der Abdeckplatte und hat eine hohe Festigkeit. Es ist nicht leicht zu deformieren, wenn es externen Kräften ausgesetzt ist, und spielt eine Rolle beim Schutz des explosionssicheren Aluminiumblatts. Es ist auch eine Komponente der Packverbindung zwischen Batterien. Der Dichtring befindet sich am äußersten Rand der Abdeckplatte, wobei die Metallteile in der Verbundkappe der Batteriestahlschale isoliert werden, um eine Isolierung zu erhalten, um interne Kurzschlüsse in der Batterie zu verhindern, und auch als Dichtung nach der Versiegelung der Batterie dient. Explosionssichere Komponenten werden hauptsächlich für die Auslastung und Druckentlastung bei der Batterieüberlastung verwendet, um Explosionen zu verhindern, die durch einen hohen Innendruck der Batterie verursacht werden. Sie bestehen aus Isolationsringen, explosionssicheren Aluminiumblättern und verbindenden Aluminiumblättern. Unter ihnen befindet sich das explosionssichere Aluminiumblatt in der Mitte der Abdeckplatte und ist die Kernkomponente, die den kritischen Druck für die Trennung und Freisetzung von Schaltkreisen bestimmt. Wenn der Innendruck der Batterie einen bestimmten Wert erreicht, platzt er automatisch und setzt Druck frei, um die Sicherheit der Batterieverwendung zu gewährleisten. Das Verbindungsaluminiumblatt befindet sich am Boden der Abdeckplatte und ist durch Laserschweißen mit dem explosionssicheren Aluminiumblatt angeschlossen. Wenn sich die Batterie in einem gefährlichen Zustand befindet, wird sie vom explosionssicheren Aluminiumblatt getrennt. Der Isolationsring befindet sich in der Verbindung zwischen dem Aluminiumblatt und dem explosionssicheren Aluminiumblatt und spielt eine Rolle als Isolation und Isolierung.
Der Produktionsprozess von Abdeckplatten ist komplexer als der von Schalen, wobei hauptsächlich Stempel- und Injektionsformungen, Komponentenprüfung, Kleberbeschichtung, Asphalteintauchung, Kantenformung, Spotschweißen, Komponentenbaugruppe, Spotschweißen, Fertigproduktbaugruppe, Inspektion und Lagerhütten enthalten sind. Der Testprozess umfasst explosionssichere Drucktests, Heliumversiegelungstests, interne Widerstandstests und Widerstandstests. Die schwierigeren Verbindungen des Produktionsprozesses sind Stempel und Schweißen, einschließlich Stempel der Stahlkappe, explosionssicheres Aluminiumblech-Stempeln, Anschluss von Aluminiumblech-Stempeln, Stempelring, Stempeln von Isolationsring, Reibschweißen während der Stangeninstallation, Laserschweißen während der Baugruppe usw. usw.
(3) Batteriemodul -Link -Stück
Die Batteriemodulverbindung spielt eine wichtige Anschlussrolle im Power -Batterie -Modul. Es wird hauptsächlich die Methode von mehrschichtigen Verbundwerkstoffen angewendet, wobei eine Materialschicht die Verbindungsschicht zwischen dem Stecker und dem Pol ist, um die Schweißleistung zu gewährleisten. Durch das Stapeln mehrerer Materialien kann die Leitfähigkeit des Verbindungsstücks sichergestellt werden. Das Verbindungsboard -Substrat wird verarbeitet und gebildet, indem mehrere Folienschichten gestapelt werden, was einen flexiblen Bereich bilden kann, um die durch die Ausdehnung des Leistungsbatteriekern verursachte Verschiebung auszugleichen und die Auswirkungen auf die Grenzfläche mit niedriger Festigkeit zu verringern. Die Anschlüsse von Power -Batterie -Modulen sind im Allgemeinen rechteckig, trapezisch, dreieckig, plattformförmig usw. Die Verbindungsoberfläche wird mit 0. 1 dicker kupferhaltiger Folie geklebt. Während des Schweißens ist die Oberfläche bei hohen Temperaturen anfällig für Oxidation und Verfärbung, und Polieren und Reinigung sind erforderlich, ohne die Oberflächenbeschichtung des Produkts zu beschädigen.
3 Entwurfsfallanalyse
(1) Design eines neuen explosionssicheren Ventils
In einer neuen Art von Quadratschalen-Batteriezellenstruktur befindet sich das explosionssichere Ventil auf der gegenüberliegenden Seite der positiven und negativen Pole und gegenüber dem Boden, was viele Vorteile bringt. Erstens müssen durch dieses Layout keinen explosionssicheren Raum im oberen Teil der Batteriezelle reservieren und den inneren Raum des Batteriezellengehäuses erheblich sparen. Laut relevanten Forschungsdaten kann dieses Design die volumetrische Energiedichte erhöhen. Zweitens ist die Explosion des explosionssicheren Ventils in praktischen Anwendungen, wenn das Produkt aufgrund von hoher Temperatur die Kontrolle verliert, dem Fahrerkabinen- und Kabinenpersonal keinen Schaden zuzufügen, wodurch persönliche Gefahren effektiv beseitigt werden.
In praktischen Anwendungen neuer Energiefahrzeuge kann diese neue Art der quadratischen Batteriezellenstruktur beispielsweise höhere Sicherheitsgarantien für Fahrer und Passagiere bieten.
(2) Integriertes Design
In einigen Fällen von Herstellungsmethoden für Quadratschalen -Batteriezellenstrukturen werden flüssiggekühlte Platten, Busbarnen und Probenahme auf integrierte Weise konzipiert. Dieses Design hat erhebliche Vorteile. Einerseits können flüssiggekühlte Platten die Temperatur von Batteriezellen schnell reduzieren und sicherstellen, dass sie innerhalb eines geeigneten Temperaturbereichs arbeiten und damit ihre Leistung und ihre Lebensdauer verbessern. Beispielsweise können quadratische Schalenzellen in den tatsächlichen Tests mit integrierten flüssiggekühlten Platten ihre Temperatur im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen unter kontinuierlich hohen Lastbetrieb senken. Andererseits reduziert das integrierte Design die Anzahl der Komponenten, vereinfacht die Installationsprozesse und verbessert die Produktionseffizienz. Inzwischen kann integriertes Design auch die Gesamtkosten senken und die Marktwettbewerbsfähigkeit von Produkten verbessern.
(3) Struktur der vollständigen Stangenohrbaugruppe
Die Kartenfederdesign in der vollständigen Struktur der Batteriezellen der Stange Ohr -Quadratschale ist einzigartig und genial. Die Kartenfeder besteht aus einer ersten flachen Platte und einer zweiten flachen Platte und verfügt über eine V-förmige Struktur aus elastischem Metallmaterial. Dieses Design hat erhebliche Vorteile bei der Verbindung des Stangenohrs und der Abdeckplatte. Erstens nutzt die elastische V-förmige Kartenfeder ihre eigene Rückprallkraft, um beide Seiten gegen die Abdeckplatte und die Pole Ohroberfläche zu drücken und den Zweck der elektrischen Verbindung zu erreichen. Die Wirkung der elastischen Kraft ist förderlicher, um die Kontaktleitfähigkeit zwischen Grenzflächen zu verbessern. Solange elastische Kraft existiert, besteht diese Leitfähigkeit, sodass eine Schweißverbindung vermieden werden kann, wodurch die Schwierigkeit der Montage verringert wird. Zweitens hängt der leitende Querschnittsbereich der Kartenfeder von der Querschnittsfläche des Zusammenhangs zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte ab, die im Vergleich zum Anschluss herkömmlicher Adapter und Schweißpunkte größer ist.
(4) Feststellungsdesign
Die feste Struktur für Quadratschalen -Batteriezellen und die Herstellungsmethode für Batteriemodulgehäuse haben einen hohen praktischen Wert. Dieses Design umfasst eine Kombination aus Batterie -Chassis, Batterie -Top -Befestigungskappe und Packgurt. Das Batterie -Chassis ist mit einem ersten Batteriefix -Steckplatz ausgestattet, der mit der Unterseite der Quadratschalen -Batteriezelle kompatibel ist, die den Boden der Quadratschalen -Batteriezelle fest klemmen kann. Die obere Befestigungskappe der Batterie ist mit einer zweiten Batteriefixierungsnut ausgestattet, die mit der Oberseite der Quadratschalen -Batteriezelle kompatibel ist, die die Oberseite der Batteriezelle der Quadratschale fest klemmt. Schließlich wird das Verpackungsband auf das Batterie -Chassis und die obere Befestigungskappe der Batterie platziert, wodurch eine einzelne Batteriepackungsstruktur bildet. Darüber hinaus ist die Batterie -Modulbox mit Anti -Schlupfkomponenten und einer Top -Partition -Fixierungsplatte ausgestattet. Die Anti -Slip -Komponente umfasst Schieberschienen, die sich an beiden Seiten des Batteriemodulgehäuses befinden, und begrenzende Rippen am Boden des Batteriemodulgehäuses, wodurch die feste Struktur jedes Akkus einschränken und verhindern kann, dass sie schüttelt. Die obere Trennungsfixierungsplatte kann zerlegt und an die äußere Hülle des Batteriemodulboxs angeschlossen werden, wodurch sich auf der Oberseite mehrerer Batteriepackungsstrukturen eine Komprimierung und Fixierung bilden kann. Dieses Design verbessert die feste Sicherheit von Quadratschalen -Batteriezellen und bietet zuverlässige Garantie für die Anwendung von Batterieboxen für Energiespeicher.
4 Zusammenfassung der Designpunkte
Die Konstruktion von Strukturkomponenten für quadratische Hülle -Batteriezellen erfordert viele wichtige Punkte, die eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Sicherheit und Leistung von Lithiumbatterien spielen.
(1) Versiegelungsdesign des Einspritzanschlusss
Die Versiegelung des Einspritzanschlusses hängt direkt mit der Sicherheits- und Lebensdauer der Batterie zusammen. Der von Catl entworfene Injektionsanschluss -Versiegelungsnagel besteht aus einem Metallteil und einem Gummi -Teil, wobei der Interferenz am Kontakt mit dem Injektionsloch angepasst ist. Das Injektionsloch hat eine Aussparung und der Gummi Teil des Versiegelungsnagels hat einen Vorsprung, der in der Pause beteiligt werden kann. Dieses Design kann die Baugruppe bei niedrigen Temperaturen abkühlen, wodurch die Erzeugung von Metallgräben und -partikeln effektiv verhindert und die zuverlässige Versiegelung des Injektionslochs erreicht wird. Gleichzeitig kann das Gummi -Teil verhindern, dass Metallgrüns und Partikel in den Batteriefall fallen, um die Sicherheitsleistung der Batterie zu gewährleisten. Die Einführung einer mechanischen Dichtungsstruktur, ohne dass das Laserschweißen erforderlich ist, ist das Verfahren einfach und kann die Kosten erheblich senken.
(2) positives und negatives Poldesign
Der positive Pol besteht normalerweise aus Aluminiumpol, und der negative Pol besteht aus Kupfer -Aluminium -Verbundpol, das hauptsächlich eine Rolle bei der aktuellen Leitung spielt. In der Batterie werden die oberen Abdeckpol, das Adapterstück und das Zellohr geschweißt und angeschlossen, um die Kontinuität des Lade- und Entlastungsstroms der Zelle zu gewährleisten. Im Modul ist der obere Abdeckpol lasergeschweißt und an die Busasche verschraubt, um eine Serie/eine parallele Verbindung zu bilden. Darüber hinaus kann die direkte Verbindung der Aluminiumhülle und des positiven Pols die Potentialdifferenz zwischen beiden beseitigen und die Korrosion der Aluminiumhülle verhindern.
(3) Erhöhen Sie den Widerstand der positiven Polsäule
Der Widerstand zwischen der positiven Elektrode und der Aluminiumschale ist auf Milliohm -Ebene sehr klein. Wenn ein Kurzschluss in der Batterie auftritt, ist der Schaltungsstrom hoch, was leicht zu einer Zündung führen und zu Batteriebrand führen kann und ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellt. Gegenwärtig wird normalerweise leitfähiger Kunststoff- oder Siliziumcarbid zwischen der oberen Abdeckung der Aluminiumhülle und dem positiven Pol der Batterie hinzugefügt, um den Leitfähigkeitswiderstand zwischen der Aluminiumschale und dem positiven Pol zu erhöhen. Die Ningde Times hat auch einen PTC -Thermistor zwischen dem positiven Pol und dem oberen Abdeckblatt entwickelt, das die Merkmale seines Widerstands mit der Temperatur verwendet, um die innere Energie der Batterie schnell zu verbrauchen, wenn ein externer Kurzschluss in der Leistungsbatterie auftritt, und vermeidet den Thermisschock, der durch übermäßige Wärme am Widerstand verursacht wird. Es vermeidet nicht nur das Problem kleiner Widerstände leicht, sondern vermeidet auch das Problem der Batteriezündung oder des Widerstands, das durch hohe Temperatur verursacht wird.
(4) Design von explosionssicheren und umgedrehten Tellern
Im Allgemeinen verwendet die obere Abdeckung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien ein einzelnes explosionssicheres Ventildesign, und der Öffnungsdruck des explosionssicheren Ventils ist im Allgemeinen 0. 4 ~ 0. 8MPA. Wenn der Innendruck zunimmt und den Öffnungsdruck des explosionssicheren Ventils überschreitet, löst das explosionssichere Ventil aus der Kerbe und öffnet sich für die Druckentlastung. Neben der Verwendung von explosionssicheren Ventilen haben ternäre Systembatterien auch ein Kombinationsdesign von SSD-Flip-Platten. Der Öffnungsdruck des explosionssicheren Ventils und der Flippendruck des SSD sind im Allgemeinen {{1 0}}. Wenn der Innendruck der Batterie auf den SSD -Flippendruck zunimmt, hebt sich das Flipping -Stück an und schneidet den Strom schnell ab. Gleichzeitig schmilzt das Aluminium-Verbindungs-Stück-Fusion und führt dazu, dass die positiven und negativen Pole der oberen Abdeckung direkt Kurzschluss direkt abschneiden und den Strom schnell abschneiden.
Zu den Konstruktionspunkten der Strukturkomponenten für Quadratschalen-Batteriezellen gehören die Versiegelung des Einspritzanschlusses, die Konstruktion von positiven und negativen Polsäulen, die Erhöhung des Widerstands der positiven Polsäule und das Design explosionssicherer und flippender Platten. Diese Designelemente arbeiten zusammen, um die Sicherheit und Leistung von Lithiumbatterien zu verbessern.