-Analyse approfondie des connaissances du secteur des boîtiers en aluminium pour batteries carrées au lithium

Le boîtier en aluminium carré pour batterie au lithium fait référence au composant de coque métallique qui est fabriqué à partir de matériaux en alliage d'aluminium de haute -qualité grâce à un estampage de précision, un étirement ou un emboutissage profond et d'autres processus de formage, et est utilisé pour emballer des batteries carrées au lithium-ion. En tant que l'un des trois composants structurels fondamentaux des batteries au lithium (électrode positive, électrode négative, boîtier et séparateur), le boîtier en aluminium assume de multiples fonctions telles que le support mécanique, l'étanchéité environnementale, la conduction thermique et la protection de sécurité dans la cellule de la batterie. Comparé à la pochette laminée en aluminium pour batteries Li-ion utilisée dans les batteries au lithium soft-pack, le boîtier carré en aluminium présente une résistance mécanique plus élevée, une meilleure stabilité dimensionnelle et de meilleures capacités de gestion thermique ; par rapport au boîtier cylindrique en acier, le boîtier en aluminium présente des avantages évidents en termes de légèreté et d'utilisation de l'espace.

 

Le boîtier en aluminium d'une batterie au lithium carrée est généralement composé du corps principal du boîtier et de l'ensemble couvercle (y compris les pôles positifs et négatifs, les vannes antidéflagrantes-, les trous d'injection, etc.). Le couvercle et le boîtier sont scellés par soudure laser. Alors que les exigences en matière de densité énergétique et de sécurité des véhicules électriques, des systèmes de stockage d'énergie et des appareils électroniques portables continuent d'augmenter, la solution de coque carrée en aluminium largement adoptée par les grands constructeurs automobiles tels que Prismatic Cell pour la marque BYD est devenue l'une des principales formes d'emballage dans le domaine des batteries de puissance. La sélection des matériaux de coque en aluminium, la précision du moulage et la qualité du soudage déterminent directement la durée de vie, les performances de sécurité et le rendement de production de la batterie. Par conséquent, ce composant est classé comme un maillon de seuil à haute -valeur ajoutée-et de haute-technologie dans la chaîne industrielle des batteries de puissance.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le matériau en alliage d'aluminium sélectionné pour le boîtier en aluminium de la batterie au lithium carrée, sa sélection de qualité et son contrôle de la microstructure déterminent directement les performances de moulage, la qualité du soudage et la résistance à la corrosion du boîtier. Actuellement, les matériaux les plus couramment utilisés dans l'industrie sont l'alliage d'aluminium 3003 (alliage d'aluminium -manganèse) et l'alliage d'aluminium 6061 (alliage d'aluminium-magnésium-silicium). Parmi eux, l'alliage 3003 est devenu le choix courant pour les coques carrées en aluminium en raison de ses excellentes performances d'emboutissage profond, de sa bonne résistance à la corrosion et de sa résistance modérée. Le principal élément d'alliage de l'alliage d'aluminium 3003 est le manganèse (environ 1,0-1,5 %), ce qui améliore la résistance à la traction et les propriétés d'écrouissage du matériau sans réduire de manière significative la conductivité électrique et thermique. L'épaisseur du matériau est généralement contrôlée entre 0,3 mm et 1,2 mm, et la valeur spécifique dépend de la capacité et de la taille du noyau de la batterie - les batteries de grande capacité (telles que 100 Ah et plus) ont tendance à utiliser des coques plus épaisses (0.8- 1.2 mm) pour garantir la résistance structurelle ; les batteries grand public utilisent des coques plus fines (0.3- 0.6 mm) pour rechercher une densité énergétique plus élevée. En termes de contrôle de la structure, les matériaux de coque en aluminium nécessitent généralement une granulométrie plus fine que le niveau 5 pour éviter les défauts de peau d'orange ou les fissures pendant le processus d'emboutissage profond.

 

En termes d'état de surface, la paroi interne de la coque en aluminium doit généralement être passivée chimiquement ou anodisée pour améliorer la compatibilité chimique avec l'électrolyte et empêcher l'aluminium de réagir avec l'hexafluorophosphate de lithium (LiPF₆) pour générer de l'acide fluorhydrique qui corrode la coque. Pour le même type de matériaux utilisés dans le boîtier en aluminium des cellules de pochette de batterie EV, une attention supplémentaire doit être accordée à la coopération d'isolation avec les languettes positives et négatives. Habituellement, une couche isolante est appliquée sur la paroi interne du boîtier ou un film isolant est inséré lors de l'assemblage. Il convient de noter que bien que le système de matériaux de base de la coque en aluminium pour les boîtiers de batterie prismatiques et cylindriques soit similaire, les exigences relatives à l'indice d'anisotropie (valeur r) et à l'indice d'écrouissage (valeur n) du matériau sont différentes en raison des différences dans le processus de moulage (emboutissage profond pour le carré et emboutissage à diamètre variable multiple pour le cylindre).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La fabrication de boîtiers en aluminium pour batteries carrées au lithium implique plusieurs processus de formage de précision, parmi lesquels le processus d'emboutissage profond est le maillon le plus techniquement difficile et le plus important qui a le plus grand impact sur la qualité du produit. Le flux de processus commence par le déroulement et le découpage des bobines d'alliage d'aluminium : la bande d'aluminium est introduite dans un poinçon à grande vitesse-, et une pièce brute rectangulaire arrondie ou approximativement carrée (appelée ébauche) est découpée à travers une matrice de découpage. La forme et la taille du flan sont calculées avec précision pour obtenir une répartition raisonnable du matériau lors du dessin multi--passe ultérieur. Le processus de base ultérieur est l'emboutissage profond multi-passes : le morceau de matériau passe successivement à travers plusieurs ensembles de poinçons et de matrices concaves, déformant progressivement le morceau de matériau plat en une coque carrée avec une profondeur prédéterminée et des coins inférieurs arrondis. Le nombre de passes d'étirage dépend du rapport entre la profondeur de la coque et la taille de l'ouverture (c'est-à-dire le rapport d'étirage). Une coque carrée en aluminium typique pour une batterie de puissance nécessite 4 à 7 processus de dessin.

 

Après chaque passe d'étirage, un traitement de recuit intermédiaire peut être intercalé pour supprimer l'écrouissage et restaurer la plasticité du matériau. Pendant le processus d'étirage, il est nécessaire de contrôler strictement l'écart entre le poinçon et la matrice (généralement 1,05-1,15 fois l'épaisseur du matériau), le type et la quantité de lubrifiant appliqué, ainsi que la vitesse d'étirage pour éviter les plis, les fissures ou les épaisseurs inégales graves sur les parois latérales de la coque. Les produits semi--finis après emboutissage profond sont découpés (découpés) pour éliminer les bords irréguliers, puis nettoyés pour éliminer l'huile d'emboutissage et les copeaux d'aluminium. Le taux de réduction de l'épaisseur de paroi est un indicateur clé pour mesurer le niveau du processus d'emboutissage profond - une excellente conception du processus peut contrôler le taux de réduction maximum de l'épaisseur de paroi dans les 15 %, et le coin inférieur de la coque est la zone avec l'épaisseur de paroi la plus fine, et l'amincissement local ne doit pas y être inférieur à 75 % de l'épaisseur de paroi de conception.

 

Pour le boîtier en aluminium de cellule de pochette de batterie EV très exigeant ou la coque en aluminium pour batterie lithium-ion monocellulaire, la correction des parois latérales (finition de la taille) et le nivellement de la surface inférieure seront également effectués après l'emboutissage profond pour garantir que la rectitude, la verticalité et la planéité de la surface inférieure de la coque répondent aux exigences de positionnement de la chaîne d'assemblage automatisée. Le soudage au laser entre l'ensemble couvercle (y compris le poteau, la valve antidéflagrante-, le trou d'injection de liquide) et la coque est un autre processus clé. Le laser à fibre continue ou le laser à impulsions sont généralement utilisés pour le soudage d'étanchéité périphérique. La vitesse de soudage, la puissance du laser et la défocalisation doivent être parfaitement adaptées pour obtenir une soudure sans pores, sans éclaboussures et avec une profondeur de pénétration suffisante. La coque soudée doit subir des tests d'étanchéité à l'air (détection de fuite par spectrométrie de masse à l'hélium ou méthode de chute de pression) et une inspection de l'aspect de la soudure.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Avec le développement rapide des véhicules à énergie nouvelle, du stockage d'énergie distribué et des nouveaux équipements portables à énergie, les scénarios d'application des batteries au lithium continuent de se développer et les exigences du marché en matière d'adaptabilité, de sécurité et de capacités de personnalisation des boîtiers de batterie continuent d'augmenter, ce qui a donné naissance à divers produits de boîtier en aluminium personnalisés segmentés. En réponse aux besoins particuliers du domaine des batteries d'alimentation des véhicules, la pochette de batterie de puissance EV Battery Pouch Cell Aluminum Case et le boîtier en aluminium à cellules carrées ont été spécialement optimisés pour les conditions de fonctionnement des véhicules et ont une plus grande résistance aux vibrations, aux températures élevées et à la déformation, et conviennent aux conditions de conduite complexes des véhicules. Dans le même temps, l 'industrie est très adaptée aux besoins de personnalisation des marques. Les boîtiers carrés spéciaux en aluminium pour cellules de batterie tels que Prismatic Cell pour la marque BYD sont personnalisés et développés selon la taille exclusive, le processus d'emballage et les normes de performance des cellules de batterie de la marque pour obtenir une adaptation précise du boîtier et des cellules de batterie. En outre, la popularité des petits équipements de batteries au lithium monocellulaires a également rendu la coque en aluminium pour batterie lithium-ion monocellulaire largement utilisée, couvrant entièrement divers scénarios d'application de batteries au lithium de grande, moyenne et petite taille.

En regardant les tendances de développement de l'industrie, le boîtier en aluminium des batteries au lithium carrées est continuellement amélioré de manière itérative dans le sens d'une légèreté, d'une haute résistance, d'une haute sécurité, d'une haute précision et d'une protection de l'environnement verte. Au niveau des matériaux, l'industrie continue d'optimiser le ratio d'alliage d'aluminium. Grâce à une nouvelle technologie de modification d'alliage, tout en conservant l'avantage de la légèreté, la résistance à la traction, la résistance aux chocs et la résistance aux températures élevées du matériau sont encore améliorées pour répondre aux besoins de développement de produits de batteries au lithium à haute -puissance, haut-taux de charge et de décharge. Au niveau des processus, des technologies telles que l'estampage de précision automatisé, le traitement de renforcement de surface et le contrôle de précision au niveau du micron-sont progressivement devenues populaires, permettant de continuer à améliorer l'étanchéité, la planéité et la résistance à la corrosion du boîtier, répondant aux normes strictes du stockage d'énergie haut de gamme-et des batteries d'alimentation montées sur véhicule-. En termes de forme de produit, en plus des coques traditionnelles en aluminium dur, les structures de support d'emballages flexibles continuent d'innover. La pochette stratifiée en aluminium pour batteries Li-ion, batterie au lithium, structure d'emballage composite en film plastique en aluminium-enrichit encore la forme de produit des coques de batterie au lithium et s'adapte aux besoins de recherche et développement d'équipements de batterie au lithium minces, légers et flexibles. À l’avenir, à mesure que les secteurs du stockage d’énergie intelligent et des véhicules à énergie nouvelle continueront de se perfectionner, l’itération technologique et l’adaptabilité des boîtiers en aluminium des batteries au lithium continueront de s’améliorer.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bienvenue à envoyer vos dessins de structure cellulaire ou vos spécifications techniques à notre fenêtre d'accueil d'ingénierie, et une équipe de professionnels effectuera uneli sur cellule Coque en aluminiumfabricabilité et optimisation des solutions de processus. Nous répondons à chacun de vos besoins techniques grâce à nos capacités de développement de moules et notre précision de moulage.