1. Prizminis korpusas: ličio baterijos „Sauga“ ir „Space Manager“
Kodėl ličio baterijos palaiko prizminius korpusus? Tai kyla iš jų dvigubų pagrindinių funkcijų. Pirma, kaip fizinis skydas, jie apsaugo nuo išorinio poveikio ir suspaudimo, užkertant kelią vidinėms akumuliatorių ir separatorių pažeidimams, kurie gali sukelti trumpąsias jungtis. Antra, jų tvarkinga stačiakampė struktūra maksimaliai padidina akumuliatoriaus pakuotės vietą, įgalinančią aukštą - tankio akumuliatorių pakuotės, tokios kaip statybiniai blokai -, kritiški elektrinėms transporto priemonėms, siekiančioms ilgų vairavimo diapazonų.
Be to, prizminis būstas taip pat vykdo svarbias šilumos išsiskyrimo ir sandarinimo užduotis. Metalo šilumos laidumas efektyviai išsklaido akumuliatoriaus ląstelių sukeltą šilumą, o tikslus sandarinimo konstrukcija apsaugo nuo elektrolitų nutekėjimo ir apsaugo ląsteles nuo drėgmės ir dulkių. Galima sakyti, kad prizminio korpuso kokybė tiesiogiai lemia ličio baterijų gyvenimo trukmę ir saugumą.
2. Tinkamos medžiagos pasirinkimas yra pusė kovos dėl būsto.
Prizminio korpuso stiprumas atsiranda dėl aukšto - kokybės medžiagų. Šiuo metu pagrindiniai pasirinkimai yra aliuminio lydinys ir nerūdijantis plienas, kiekvienas turi savo stipriąsias puses ir tinka skirtingiems taikymo scenarijams.
(I) aliuminio lydinys: „Auksinis pasirinkimas“ lengvam ir kainai - efektyvumas
Naujų energijos transporto priemonių galios baterijų srityje 3003 - H14 aliuminio lydinys yra neginčijamas „pagrindinis žaidėjas“. Kai tankis yra tik 2,7 g/cm³, jis yra daugiau nei 60% lengvesnis nei nerūdijantis plienas, efektyviai sumažinantis bendrą akumuliatoriaus svorį. Mangano pridėjimas padidina jo lankstumą, leisdamas jam atlaikyti pakartotinio tempimo ir formavimo „testą“, pasiekdamas tempimo stiprumą, viršijantį 140MPa -, lygios nagų dydžio plotui, neatlaikant 1,4 kg slėgio.
Tačiau aliuminio lydinio paviršiai yra jautrūs oksidacijai ir turi prastą atsparumą korozijai, todėl reikia „atnaujinti paviršiaus“. Tam reikia anodavimo proceso, kuris sudaro 5 - 10 mikronų oksido plėvelę ant paviršiaus. Ši plėvelė veikia kaip apsauginis sluoksnis, apsaugantis nuo korozijos nuo elektrolito. Kai kuriems aukščiausios klasės produktams taip pat gydomas pasyvusis, siekiant dar labiau padidinti atsparumą oro sąlygoms.
(Ii) Nerūdijantis plienas: „kietas - šerdis“ ekstremalioms aplinkoms
Programos, kurioms reikalinga aukšta - stiprumo apsauga, pavyzdžiui, energijos kaupimo elektrinės ir specializuota įranga, nerūdijančio plieno medžiagos, tokios kaip 1020 plienas, yra labai palankūs. Jo tempimo stipris viršija 450 MPa, daugiau nei tris kartus didesnę nei aliuminio lydiniai, leidžiantys atlaikyti stiprų poveikį ir aukštą temperatūrą. Tačiau nerūdijantis plienas taip pat turi savo trūkumų: jo tankis, net 7,85 g/cm³, padidina bendrą akumuliatoriaus svorį, o jo kaina yra maždaug 30% didesnė nei aliuminio lydinių. Todėl jis retai naudojamas svorio - jautriomis automobilių galios baterijomis.
Norėdami išspręsti nerūdijančio plieno atsparumą oksidacijai, gamyklose naudojami nikelio ar cinko dengimas, kad būtų sukurta metalinė danga ant paviršiaus, padidindamos atsparumą korozijai ir optimizuojant suvirinimo efektyvumą.
3. Pagrindinis procesas: transformacija iš plokščios plokštės į ertmę
Norint paversti plokščią metalo lakštą į tvarkingai suformuotą kvadratinį korpusą, reikia kelių kruopščiai pagamintų procesų, įskaitant štampą, tempimą, surinkimą ir suvirinimą, kurių kiekvienas reikalauja kruopščiai.
(1) Štampavimas: Apibrėžimas „pagrindinio korpuso kontūro“ apibrėžimas
Antspaudas yra pirmasis būsto gamybos žingsnis, iš esmės formuojant metalinį lakštą. Darbuotojai supjaustytą metalinį lakštą maitina į servo štampavimo mašiną, kur aukštas - tikslumas miršta (su nuokrypiais, kontroliuojamais iki ± 0,01 mm, lygus 1/5 žmogaus plaukų skersmeniui), spaudžiant slėgį, kad būtų galima išstumti korpuso dugną ir šonines sieneles vienoje vietoje.
Šio žingsnio raktas yra tikslumas ir perforavimo slėgis: štampo paviršiaus šiurkštumas turi būti valdomas žemiau Ra0.8, kad būtų užtikrintas lygus, Burr - laisvas paviršius. Vėliau „Burrs“ gali pramušti ląstelių separatorių ir sukelti trumpą jungimą. Perforavimo slėgis turi būti sureguliuotas atsižvelgiant į lakšto storią, paprastai nuo 50 iki 200 kN. Dėl per mažai slėgio atsiranda neišsamios formos, tuo tarpu per didelis lapas gali nulaužti.
(2) Gilus brėžinys: raktas į korpuso „stovėti vertikaliai“ raktą
Antspauduotas prototipas patiria gilų piešimo procesą, kad būtų sukurta trys - matmenų ertmės struktūra. Tai yra tarsi „baliono pūtimas“, tačiau procesas yra daug tikslesnis: palaipsniui gilinti lapą naudojamas daugialypis - stoties tempimo mašina, kiekvienas tempimo gylis kontroliuojamas 5–10 mm. Po 3-5 tempimų pasiekiamas norimas apvalkalo gylis.
Tempimo proceso metu yra trys pagrindiniai parametrai, kurių negalima neteisingai pakoreguoti: tempimo greitis turėtų būti išlaikytas esant 5 - 10 mm/s. Per greitai gali lengvai suplėšyti medžiagos, tuo tarpu per lėtas efektyvumas. Štampo tarpas turėtų būti nustatytas 1,1–1,2 karto didesnis už lakšto storis, kad būtų užtikrintas sklandus medžiagų srautas. Taip pat turėtų būti pritaikytas specialus ličio pagrindu pagamintas tepalas, siekiant sumažinti trintį tarp štampo ir lapo. Šios detalės tiesiogiai lemia apvalkalo sienos storio vienodumą (tolerancija turi būti ne per ± 5%).
(3) Ląstelių surinkimas: laminavimo ir apvijos „technologijos demonstravimas“
Susiformavus apvalkalui, turi būti įdiegtas „pagrindinis komponentas“ -, akumuliatoriaus langelis -. Šiame žingsnyje naudojami du pagrindiniai procesai: laminavimas ir apvija, kiekvienas pritaikytas skirtingais našumo reikalavimais.
Laminavimas:Aukšto - galutinių produktų „išskirtinis pasirinkimas“
Laminacijos procesas yra tarsi grojimo kortelių sudėjimas, teigiamų ir neigiamų elektrodų ir separatorių sluoksnio sukrovimas pagal sluoksnį taip, kaip „teigiamas elektrodas - separatorius - neigiamas elektrodas -} separatorius“. Šis procesas suteikia privalumų, tokių kaip įprastesnė ląstelių struktūra, sumažėjęs vidinis stresas ir ilgesnis ciklo tarnavimo laikas (iki 2000 ar daugiau ciklų). Jo energijos tankis yra 5% - 10% didesnis nei apvijos procesas, todėl jis plačiai naudojamas aukštai - pabaigoje skaitmeninėse baterijose ir kietojo kūno baterijose.
Tačiau norint užtikrinti, kad kiekvieno elektrodo padėties nuokrypis neviršytų ± 50 μm (lygus pusei žmogaus plaukų), reikia labai aukšto tikslumo: reikalinga regėjimo suderinimo sistema. Priešingu atveju dabartinis paskirstymas bus netolygus, turėdamas įtakos akumuliatoriaus našumui. Šiuo metu pažangiausios aukštos - greičio laminavimo mašinos gali sukrauti iki 300 ląstelių per minutę, tai yra penkios ląstelės per sekundę.
Acey - ssm - cakumuliatorių sukravimo mašinagali būti pritaikytas ličio - jonų akumuliatorių stulpų gabalų krovimo procesui. Rankinio plėvelės įkrovimo procesas, vėlesnė „Pole“ gabalo padėties korekcija ir laminavimas baigtas automatiškai, o tai pasižymi didelio laminavimo efektyvumo ir didelio tikslumo savybėmis.
Vingiavimas:Masinės gamybos efektyvumo „greičio karalius“
Vaizdo procesas yra tarsi tualetinis popierius: elektrodų lakštai ir separatorius spiraliai susukamas į cilindrinę ląstelę, kuri tada dedama į stačiakampį korpusą, kad jį suformuotų. Didžiausias jo pranašumas yra didelis gamybos efektyvumas. Viena gamybos linija per dieną gali pagaminti iki 100 000 ląstelių, todėl ji yra ideali dideliems - elektromobilių galios baterijų masteliui.
Vaizdo šerdis kontroliuoja „įtempimą“: įtempimas turi būti palaikomas tarp 10 - 20n. Netolygus įtempimas gali sukelti ląstelių deformaciją, separatoriaus raukšlėjimą ir net trumpus jungtis. Todėl aukščiausios klasės apvijos mašinose yra dinaminės tempimo kompensavimo sistema, užtikrinanti, kad įtempimo svyravimai neviršytų ± 1N. Infraraudonųjų spindulių aptikimas taip pat stebi elektrodo išlyginimą realiu laiku (kraštų nuokrypis mažesnis arba lygus ± 100 μm).
Acey - swm - pAkumuliatoriaus apvijos mašinagali būti pritaikytas kvadratinių baterijų apvijos procesui. Įranga yra skirta izoliacijos plėvelės ritinėlių medžiagų tiekimui, polių gabalo tipo šėrimui, rankinio plėvelės tiekimui, automatiniam plėvelės traukimui, kaiščių įdėjimui ir apvijimui. Vingiuojanti adata priima trapecijos porą - į - kištuko derinio dizainą, o apvijos ląstelės plotį galima sureguliuoti tam tikrame diapazone.
(4) Suvirinimo sandarinimas: tvirtos „saugos linijos“ statyba
Įdiegus akumuliatoriaus elementą į korpusą, viršutinis dangtelis turi būti sumontuotas ir užklijuotas suvirinimu. Tai yra kritinis žingsnis siekiant užkirsti kelią elektrolitų nutekėjimui ir atskirti išorines priemaišas. Šiuo metu yra dvi pagrindinės suvirinimo technologijos: lazerinio suvirinimo ir pasipriešinimo suvirinimas.
Lazerio suvirinimas: Tikslumo meistras
Lazerio suvirinimas yra tarsi subtilus skalpelis, naudojant 50 - 100W impulsinį lazerį, kad būtų sukurtas 0,3 - 0,5 mm pločio suvirinimas jungtyje tarp korpuso ir viršutinio viršutinio dangtelio-žmogaus plaukų storio. Šis suvirinimo metodas turi nedidelę šilumos paveiktą zoną, užkertančią kelią vidinių akumuliatorių ląstelių pažeidimui. Tai taip pat suteikia išskirtinį sandarinimą, kai helio nutekėjimo detektorius matuoja nuotėkio greitį iki mažesnio arba lygaus 1 × 10⁻⁹mbar ・ l/s (lygi mažiau nei 1 nutekėjimo lašui per metus).
Atsparumo suvirinimas: Masinės gamybos efektyvumo raktas
Atsparumo suvirinimas yra „greito suvirinimo pistoleto“ metodas. Elektrodai taiko 50 - 100N slėgį ir 5 - 10kA srovę, naudodami srovę sukuriamą šilumą, kad suvirintos dalys ištirptų ir suliejtų. Dėl didelio suvirinimo greičio (tik 0,1–0,3 sekundės taške) jis tinka masiškai gaminti didelius korpusus. Tačiau tam reikia griežtos srovės bangos formos valdymo ir ekscesinės srovės, kurią galima lengvai sudeginti per korpusą, o per mažai srovės gali sukelti šaltą suvirinimą.
4. Pagrindinė įranga: automatinių gamybos linijų „kietas palaikymas“
Tiksli kvadratinių korpusų gamyba priklauso nuo daugybės - galutinės įrangos serijos. Šie prietaisai veikia kaip gamybos linijos „rankos ir kojos“, užtikrinantys kiekvieno proceso tikslumą ir efektyvumą.
(1) Formavimo įranga: „Pelėsių meistrai“, kurie formuoja korpusus
„Servo“ štampavimo mašina: įrengtas poslinkio jutiklis, kurio skiriamoji geba yra 0,001 mm, jis realiu laiku stebi štampavimo slėgį ir padėtį, pasiekdamas uždarą - kilpos valdiklį -, kaip „amatininkas su akimis“, užtikrinant tikslius kiekvieno korpuso matmenis.
Multi - stoties tempimo mašina: integruota su robotine automatine pakrovimo ir iškrovimo sistema, tempimo ciklas vienoje stotyje yra mažesnis arba lygus 5 sekundėms, padidindamas efektyvumą daugiau nei 30%, palyginti su rankiniu apkrovomis ir iškrovimu, kartu pašalinant klaidas, kurias sukelia rankinis veikimas.
(2) Surinkimo įranga: akumuliatorių elementų „pagrindinio surinkimo įrankio“ kūrimas
Aukštas - greičio sukravimo mašina: varomas tiesinio variklio, jis pasiekia ± 25 μm padėties nustatymo tikslumą ir automatiškai ištaiso elektrodų lakštų nuokrypius krovimo metu, kad būtų užtikrintas tvarkingas sukrovimas.
Aukštas - Tikslus apvijos mašina: tinkama elektrodų lakštams, kurių plotis yra 50–300 mm, jis naudoja servo variklį apvijos greičiui valdyti ir yra įrengtas elektrodų lapo defektų aptikimo sistema, kuri automatiškai sustabdo mašiną, jei aptinkami įbrėžimai ar pažeidimai.
(3) Tikrinimo įranga: apsaugos kokybė
- Koordinačių matavimo mašina: visiškai apžiūri korpuso matmenis, įskaitant ilgį, plotį ir aukštį (tolerancija ± 0,1 mm) ir sienos storio vienodumą (mažesnį arba lygus 5%), užtikrinant, kad kiekvienas korpusas atitiktų surinkimo reikalavimus.
- X - spindulio patikrinimas: prasiskverbia į korpusą, kad aiškiai pamatytų vidinį akumuliatoriaus elementų mazgą, patikrindamas elektrodo suderinimą (reikalingas didesnis arba lygus 99%) ir diafragmos pažeidimui, kad būtų išvengta vidinės trumpo jungimo rizikos.
- Suspaudimo bandymo aparatas: 100–500N slėgio pritaikymas korpusui, apžiūrint deformaciją iki mažesnės arba lygi 0,5 mm, užtikrinant apsaugą nuo susidūrimų ir gniuždymo.
5. Kokybės kontrolė: „Apsaugos tinklas“ visame procese
Ličio akumuliatoriaus saugai nereikia jokio kompromiso. Todėl kvadratinių korpusų gamyba yra visiškai kontroliuojama nuo žaliavų iki gatavų produktų, o kiekviename etape nustatyta kontrolės punktai.
(1) Žaliavų patikrinimas: atidžiai stebėkite „įėjimą“
Kai žaliavos patenka į gamyklą, reikia išbandyti aliuminio lydinius ir nerūdijantį plieną, kad būtų galima sudaryti kompoziciją (pvz., Mangano ir nikelio kiekį), mechanines savybes (tempimo stiprumą ir lankstumą) ir paviršiaus sklandumą. Jei žaliavos turi trūkumų, net ir pats moderniausias apdorojimas negali jų ištaisyti.
(2) Proceso valdymas: stebėkite kiekvieną žingsnį
- Štampo kalibravimas: štampavimas ir piešimo štampai kalibruojami kas keturias valandas, kad būtų išvengta štampo nusidėvėjimo ir matmenų nuokrypių būste.
- Pirmiausia - dalies patikrinimas: Prieš kiekvieną gamybos pamainą pirmajam gatavamam produktui atliekamas išsamus jo matmenų, išvaizdos ir sandarinimo patikrinimas. Į masinę gamybą galima sudėti tik kvalifikuotus produktus.
- Patruliavimo patikrinimas: Kokybės inspektoriai atsitiktinai pasirinkite 10 produktų, kuriuos kas valandą bandyti, kad būtų galima greitai nustatyti proceso svyravimus.
(3) Baigtų produktų bandymai: „Gamyklos leidimas“ stiprinimas
- Prieš išeidami iš gamyklos, gatavų produktų turi būti atlikta griežtų bandymų serija:
- Drop testas: laisvas kritimas iš 1,5 metro aukščio ant kietmedžio grindų, nepažeidžiant korpuso ir ląstelių našumo svyravimas mažesnis arba lygus 5%;
- Aukštas - temperatūros saugojimo testas: 72 valandas laikymas 60 laipsnių, be išsipūtimo ar nutekėjimo korpuse ir pakeisti elektrolitų laidumą mažesnis arba lygus 3%;
- Ciklo gyvenimo testas: 1000 ciklų esant 1c krūvio ir iškrovos sąlygoms, o talpos sulaikymo greitis yra didesnis arba lygus 85%. Tik korpusai, praeinantys visus šiuos bandymus, yra patvirtinti naudoti.