Analýza odvětví lithiových-iontových baterií: vývojové trendy hliníkových obalů, pouzdrových článků a technologií balení napájecích baterií

S rychlým růstem trhů s novými energetickými vozidly, systémy pro skladování energie, elektrických dvou{0}}kolových vozidel a průmyslovým záložním napájením se konstrukční součásti lithiových baterií staly nepostradatelnou a klíčovou součástí průmyslového řetězce energetických baterií. Jako životně důležité součásti mechanické ochrany a elektrického připojení systému baterie ovlivňují konstrukční součásti přímo bezpečnostní výkon baterie, těsnicí výkon, životnost cyklu a účinnost využití energie.

 

Konstrukční součásti lithiové baterie obvykle zahrnují pouzdro článku, sestavu horního krytu, svorky, spojovací jazýčky, flexibilní konektory a materiály pro zapouzdření baterie. Mezi nimi jsou konstrukční součásti hliníkového krytu jedním z nejrozšířenějších řešení v současné oblasti napájecích baterií, které jsou široce používány v hliníkových pouzdrech pro lithiové baterie pro elektromobily, systémy pro ukládání energie a nové moduly napájecích baterií energetických vozidel.
 

 

 

Konstrukční součásti lithiové baterie se týkají kovových nebo kompozitních materiálů, které se používají k ochraně článku, umožňují vedení proudu, poskytují mechanickou podporu a nabízejí bezpečnostní ochranu.

 

Na základě formy balení jsou běžné lithiové baterie v současnosti rozděleny do tří hlavních typů: prizmatické baterie, válcové baterie a pouzdrové baterie.

 

Čtvercové a válcové baterie obvykle používají pouzdro z tvrdého kovu, jehož jádrová struktura se skládá z pouzdra baterie a krycí desky. Na druhé straně pouzdrové baterie využívají hliníkovou-plastovou zapouzdřenou strukturu, aby bylo dosaženo lehčího designu.

 

U velkokapacitních{0}}systémů pro ukládání energie použití hliníkového pouzdra pro lithiové baterie Powerwall účinně zlepšuje mechanickou pevnost a přizpůsobivost baterie vůči životnímu prostředí, a nachází tak široké uplatnění v rezidenčních a komerčních skladování energie.

 

 

Napájecí baterie ukládají velké množství elektrické energie. Při přebíjení, zkratu nebo tepelném úniku rychle stoupá vnitřní tlak článku.

 

Konstrukční prvky nejen zajišťují buňky, ale také plní následující klíčové funkce:

 

Vedení proudu
Těsnění buněk
Uvolnění tlaku
Ochrana proti zkratu
Ochrana proti korozi
Mechanická podpora

 

Zejména u vysokonapěťových bateriových systémů a nových platforem energetických vozidel má konstrukční přesnost konstrukčních součástí přímý vliv na celkovou bezpečnost vozidla.

 

U energetických systémů využívajících hliníkové pouzdro pro automobilové baterie musí konstrukční součásti současně splňovat několik požadavků, včetně vysoké pevnosti, nízké hmotnosti a odolnosti proti korozi.
 

 

 

Na trhu s prizmatickými bateriemi se hliníkové skořepiny staly hlavní volbou.

 

Hliníkové materiály jsou lehké, mají vynikající tepelnou vodivost a snadno se zpracovávají, čímž splňují dvojí požadavky na vysokou hustotu energie a nízkou hmotnost pro napájecí baterie.

 

Moderní napájecí baterie široce využívají řešení s hliníkovým pláštěm pro lithiové prizmatické články, které vytvářejí kompletní strukturu pláště pomocí procesů hlubokého tažení, lisování a přesného svařování.

 

Pro sektory nových energetických autobusů a užitkových vozidel se hliníkové skořepiny pro akumulátory LiFePO4 elektrických autobusů EV staly důležitým aplikačním směrem, protože jejich vysoko{1}}pevnostní struktura je schopna odolat dlouhodobým-vibracím a složitým provozním podmínkám.

 

Mezitím oblast energetických akumulátorů stále více využívá hliníkové pláště pro články lithium-železofosfátových baterií, aby se zlepšila celková bezpečnost a spolehlivost systémů lithium-železofosfátových baterií.

 

 

U pevné-bateriové struktury je kryt obvykle technologicky nejpokročilejší částí.

Kompletní sestava krytu baterie obvykle obsahuje:

 

Terminály
Ventil odolný proti výbuchu-
Pojistný ventil
Zařízení pro přerušení proudu
Izolační komponenty

 

Když se vnitřní tlak baterie abnormálně zvýší, konstrukce odolná proti výbuchu- může tlak včas uvolnit a snížit tak riziko tepelného úniku.

 

Svorky jsou zodpovědné za přenos proudu a zajišťují stabilní spojení mezi článkem a vnějším obvodem.

Při konstrukci velkých hliníkových skořepin baterií LFP často rozhoduje o životnosti celého článku vzduchotěsnost a kvalita svařování krytu.

 

 

Výroba hliníkových plášťů lithiových baterií patří do typické oblasti přesného zpracování kovů.

Mezi běžné procesy patří:

 

Přesné ražení
Hluboká kresba
Laserové svařování
CNC přesné obrábění
Povrchová úprava

Technologie hlubokého tažení přímo určuje rozměrovou přesnost a konzistenci skořepiny.

 

U prizmatických hliníkových skořepinových výrobků s buňkami LFP jsou rozměrové tolerance obvykle kontrolovány ve velmi malém rozsahu, aby byla zajištěna stabilita následné automatizované montáže.

 

Se zlepšením automatizovaných úrovní výroby se u moderních výrobních linek pro strukturální komponenty široce zavedly inteligentní kontrolní systémy k dosažení vysoké-konzistence výroby.
 

 

 

Na rozdíl od baterií s pevným-balením, měkké-baterie používají k zapouzdření hliníkovou-plastovou fólii.

 

Hliníková-plastová fólie se obvykle skládá z nylonové vrstvy, vrstvy hliníkové fólie a polypropylenové vrstvy a nabízí dobré bariérové ​​vlastnosti a flexibilitu.

 

Největší výhody měkkých{0}}baterií jsou:

Lehký, vysoká hustota energie, flexibilní design a dobrý bezpečnostní výkon.

Proto jsou široce používány ve spotřební elektronice, -vyspělých úložištích energie a v některých oblastech nových energetických vozidel.

 

U některých lehkých aplikací, jako jsou produkty související s hliníkovým pouzdrem pro měkké -baterie LiFePO4 dobíjecích baterií, je volba mezi měkkým -balíkem a řešením s hliníkovým- pouzdrem často založena na konkrétních požadavcích.

 

 

Čtvercové baterie nabízejí výhody, jako je kompaktní struktura, vysoká účinnost balení a vysoké využití prostoru, což z nich dělá hlavní přístup na současném trhu nových energetických vozidel.

 

Válcové baterie mají vyzrálé výrobní procesy, vysokou konzistenci a jsou vhodné pro-rozsáhlou automatizovanou výrobu. Mnoho hliníkových skořepinových a válcových bateriových systémů Samsung s prizmatickými články využívá standardizované výrobní metody k zajištění stability produktu.

 

Pouzdrové baterie nabízejí vyšší hustotu energie a nižší hmotnost, ale jejich výrobní proces je složitější a vyžaduje kvalitnější-balicí materiály.

 

Z hlediska vývoje trhu budou tyto tři technologické cesty koexistovat po značnou dobu a budou tvořit diferencovaná uspořádání založená na různých aplikačních scénářích.

 

 

S pokračujícím růstem nových energetických vozidel, systémů pro skladování energie a inteligentních dopravních zařízení se konstrukční součásti lithium{0}iontových baterií vyvíjejí v následujících směrech:

 

Aplikace materiálů z hliníkové slitiny s vyšší{0}}pevností

Lehčí konstrukční provedení

Vyšší úrovně automatizované výroby

Vyšší-kontrola konzistence rozměrů

Vynikající design bezpečnostní ochrany

Vyšší využití materiálu

 

V budoucnu, ať už se jedná o hliníkové pouzdro pro autobaterii LiFePO4, hliníkové pouzdro pro bateriovou sadu pro elektrické kolo nebo hliníkovou lithiovou prizmatickou baterii používanou ve velkých-systémech pro ukládání energie, všechny budou nadále upgradovány směrem k vyšší přesnosti, vyšší spolehlivosti a nižší ceně.

 

 

I když konstrukční součásti lithium-iontové baterie nepředstavují největší podíl na ceně baterie, jsou zásadními základními součástmi, které určují bezpečnost, stabilitu a životnost baterie. Zhliníkové pláště pro lithium-iontové baterieaž po velké-bateriové moduly, od systémů pro ukládání energie po elektrická vozidla, vývoj technologie konstrukčních součástí vždy pokročil společně s modernizací nového energetického průmyslu. Díky neustálému pokroku ve výrobních procesech a neustálým inovacím v technologii materiálů budou vysoce-výkonné konstrukční součásti hliníkového pláště hrát ještě důležitější roli v budoucím řetězci nového energetického průmyslu.