Onderzoek en toepassing van luchtdichtheidscontrole van batterijbehuizingen van aluminiumlegeringen

 

Op maat gemaakte -gelaste batterijbehuizingen van aluminiumlegeringen zijn een cruciaal onderdeel van krachtige batterijcellen voor nieuwe energievoertuigen. Hun luchtdichtheid heeft een directe invloed op de veiligheid en stabiliteit van het hele systeem. Vooral bij lithium-ionbatterijpakketten die gebruik maken van vloeistofkoelsystemen is luchtdichtheidscontrole een sleuteltechnologie. Door de vloeistofkoelingstructuur, het assemblageproces en de lasparameters te analyseren, stelt dit artikel verbeteringsmaatregelen voor vanuit het perspectief van de extrudeerbaarheid van materiaal en de optimalisatie van het lasproces, waardoor de luchtdichtheid en consistentie van behuizingen van aluminiumlegeringen bij de productie van lithium-ionbatterijen effectief worden verbeterd.

 

 

 

Met de snelle ontwikkeling van nieuwe energievoertuigen en energieopslagsystemen blijft de vraag naar lithium-ionbatterijen, Lifepo4-krachtcellen en opslagsystemen voor zonne-energie (lithiumbatterijpakketten) groeien in de energie- en energieopslagsectoren. Om het voertuig lichter te maken en de actieradius te vergroten, worden batterijbehuizingen van aluminiumlegeringen (Battery Enclosures) op grote schaal gebruikt bij de vervaardiging van lithiumbatterijpakketten en batterijpakketsets vanwege hun uitstekende sterkte-tot-gewichtsverhouding en corrosieweerstand.

 

Vergeleken met gegoten aluminium constructies bieden gelaste aluminium behuizingen voordelen zoals lage matrijsontwikkelingskosten, hoge structurele flexibiliteit en superieure warmteafvoer. Tijdens het assemblage- en lasproces met meerdere componenten kan echter gemakkelijk een slechte luchtdichtheid optreden, waardoor koelvloeistof of vocht kan binnendringen, waardoor de prestaties en levensduur van de lithium--ionbatterijcel worden beïnvloed. Een slechte luchtdichtheidscontrole kan niet alleen systeemstoringen zoals kortsluiting en corrosie veroorzaken, maar kan ook de veilige werking van de batterij voor lithium-ion-energieopslagsystemen beïnvloeden. Daarom is het controleren van de luchtdichtheid van behuizingen van aluminiumlegeringen een cruciaal probleem geworden bij de productie van lithium-ionbatterijen voor nieuwe energievoertuigen en zonne-energiesystemen voor thuisgebruik.

 

 

Krachtige batterijpakketten maken voornamelijk gebruik van luchtkoeling en vloeistofkoeling voor warmteafvoer. Hoewel vloeistofkoeling structureel complex is, biedt het uitstekende thermische geleidbaarheid en temperatuurbeheersing, waardoor het de reguliere optie is. Vloeistof-gekoelde behuizingen van aluminiumlegeringen worden doorgaans aan elkaar gelast uit meerdere aluminium platen en bestaan ​​uit een bovenste afdekking, een onderste schaal en koelkanalen.

 

Bij producten als Lithium SuperPack-batterijen en Lithium-ion-batterijen voor zonneproducten zijn de luchtdichtheidseisen van het vloeistofkoelkanaal veel hoger dan die van de behuizing. Voor het testen is een speciale luchtdichtheidstest nodig, waarbij perslucht wordt geïnjecteerd onder standaard temperatuur- en drukomstandigheden, en de afdichtingsprestaties worden beoordeeld met behulp van de drukvalmethode. Slechte luchtdichtheid leidt vaak tot lekkages, corrosie en kortsluiting in het vloeistofkoelsysteem, wat een bedreiging vormt voor de betrouwbaarheid van het gehele Lithium Solar Battery-systeem.

 

De primaire productieprocessen voor de gelaste behuizing van aluminiumplaten omvatten: gieten van aluminium blokken, extrusie van platen, zagen, machinaal bewerken, booglassen en wrijvingsroerlassen, testen van de luchtdichtheid en montage. De verwerkingskwaliteit van de vloeistofgekoelde basisplaat bepaalt rechtstreeks de veiligheid en duurzaamheid van het gehele lithium-ion-batterijpakket.

 

 

Uit analyse van mislukte monsters van accubakken bleek dat gebreken in de luchtdichtheid voornamelijk geconcentreerd waren in de lassen en de holte van de grondplaat. Ongeveer 83% van de luchtlekken wordt veroorzaakt door slechte lasnaden, waaronder problemen zoals boog-het beëindigen van de centrale porositeit en doorbranden-; ongeveer 16% wordt veroorzaakt door scheuren en delaminatie in de plaatholte.

 

De belangrijkste oorzaken van deze defecten zijn onder meer:

Onjuiste plaatextrusie, resulterend in slechte laskwaliteit;

Onjuiste afstemming van lasstroom en -snelheid, resulterend in onvolledige versmelting;

Onvoldoende klemming van de basisplaat, waardoor vervorming ontstaat door laskrimp;

Onvoldoende sterkte van de zijwanden van het stroomkanaal van de plaat, resulterend in scheuren veroorzaakt door lasspanning.

 

Deze problemen hebben niet alleen invloed op de structurele integriteit van de box, maar kunnen ook leiden tot koelvloeistoflekkage, waardoor de operationele stabiliteit op de lange- termijn van de lithium-ionbatterij voor het zonne-energiesysteem in gevaar komt.

 

 

(1) Optimalisatie van materialen en extrusieproces

Om de kwaliteit van het plaatlassen te verbeteren, moeten we beginnen met de extrusiematrijsstructuur en procesparameters:

 

Maak de bovenste matrijs op de juiste manier dikker en verklein de diameter van het omleidingsgat om het volume van de laskamer te vergroten en de hydrostatische druk te verbeteren.

Pas de extrusietemperatuur en -snelheid aan (bijvoorbeeld van 475 graden tot 440 graden en van 3 m/s tot 2,4 m/s);

Selecteer een extruder met een hoger tonnage (bijvoorbeeld van 2800T tot 4000T) om de extrusiekracht en materiaaldichtheid te vergroten.

 

Deze maatregelen verbeteren effectief de lasbaarheid van het materiaal en zorgen voor een stabielere kwaliteit van het basismateriaal voor het daaropvolgende lassen.

 

(2) Lasproces en vervormingscontrole

Om de problemen met lasvervorming en luchtlekkage op te lossen, worden de volgende maatregelen genomen:

 

Stel verschillende stromen, spanningen en lassnelheden in afhankelijk van de plaatdikte en lasvereisten;

Voeg klembevestigingen toe om te voorkomen dat de bodemplaat kromtrekt en verplaatst.

Controleer nauwkeurig de warmte-inbreng om ervoor te zorgen dat de las volledig is gesmolten en het oppervlak glad is.

Voer 100% luchtdichtheidstests uit op de gelaste lithiumbatterijdoos om lekkage te voorkomen.

 

Na de verbetering steeg het kwalificatiepercentage voor luchtdichtheid van de voltooide doos van de oorspronkelijke 55% naar meer dan 90%, waarmee werd voldaan aan de toepassingsnormen van het hoogwaardige -lithium--ionbatterijpak en het lithiumbatterijpak voor zonne-energieopslagsystemen.

 

 

 

De luchtdichtheid van de accubak van aluminiumlegering houdt rechtstreeks verband met de veiligheid, levensduur en aanpassingsvermogen aan het milieu van de lithiumbatterijen en Power Battery Cell-systemen. Door de systematische optimalisatie van het plaatextrusieproces, het matrijsontwerp en de lasparameters kan het luchtdichtheidsprobleem van de vloeistofkoelkast effectief worden opgelost en kan de productconsistentie en betrouwbaarheid worden verbeterd.

 

Dit onderzoeksresultaat is van grote referentiewaarde voor fabrikanten van batterijen voor lithium-ion-energieopslagsystemen, lithium-ion-batterijen voor zonne-energiesystemen voor thuisgebruik en lithium-ion-batterijpakketten. In de toekomst zal het toepassingsgebied van lithium-zonnebatterijen enLifepo4-krachtcellenblijft groeien, zal de hoge-luchtdichtheid en hoge-betrouwbaarheid van de productietechnologie van accubakken van aluminiumlegeringen een belangrijke schakel in de kwaliteitscontrole worden in de nieuwe keten van de energie-industrie.