Analysen av litium-ion-batteristrukturkomponentindustrien: utviklingstrender for aluminiumshus, posecelle og strømbatteriemballasjeteknologi

Med den raske veksten av markedet for nye energikjøretøyer, energilagringssystem, elektriske to-motorer og industriell reservekraft, har strukturelle komponenter for litiumbatterier blitt en uunnværlig og avgjørende del av industrikjeden for kraftbatterier. Som viktige mekaniske beskyttelses- og elektriske tilkoblingskomponenter i batterisystemet, påvirker strukturelle komponenter direkte batteriets sikkerhetsytelse, tetningsytelse, sykluslevetid og energiutnyttelseseffektivitet.

 

Strukturelle komponenter for litiumbatterier inkluderer vanligvis cellehuset, toppdekselet, terminaler, tilkoblingsfliker, fleksible kontakter og batteriinnkapslingsmaterialer. Blant disse er strukturelle komponenter i aluminiumshus en av de mest brukte løsningene i det nåværende strømbatterifeltet, mye brukt i aluminiumskoffert for EV Lithium Battery Packs, energilagringssystemer og nye energibilbatterimoduler.
 

 

 

Strukturelle komponenter av litiumbatteri refererer til deler av metall eller komposittmateriale som brukes til å beskytte cellen, muliggjøre strømledning, gi mekanisk støtte og gi sikkerhetsbeskyttelse.

 

Basert på emballasjeform er vanlige litiumbatterier for tiden delt inn i tre hovedtyper: prismatiske batterier, sylindriske batterier og posebatterier.

 

Firkantede og sylindriske batterier bruker vanligvis et hardmetallhus, med kjernestrukturen bestående av batterihuset og en dekkplate. Posebatterier, på den annen side, bruker en aluminium-plastfilminnkapslingsstruktur for å oppnå en lettere design.

 

For store-energilagringssystemer forbedrer bruken av et aluminiumsdeksel for Powerwall Lithium Battery Packs effektivt den mekaniske styrken og miljøtilpasningsevnen til batteripakken, og finner dermed utbredt bruk i bolig- og kommersiell energilagring.

 

 

Strømbatterier lagrer store mengder elektrisk energi. Når det oppstår overlading, kortslutninger eller termisk løping, stiger det indre trykket i cellen raskt.

 

Strukturelle komponenter sikrer ikke bare cellene, men utfører også følgende nøkkelfunksjoner:

 

Strømledning
Celleforsegling
Trykkavlastning
Kortslutningsbeskyttelse
Korrosjonsbeskyttelse
Mekanisk støtte

 

Spesielt i høyspenningsbatterisystemer og nye energikjøretøyplattformer, påvirker designpresisjonen til strukturelle komponenter direkte kjøretøyets generelle sikkerhetsytelse.

 

For kraftsystemer som bruker Aluminium Case for bilbatterier, må strukturelle komponenter samtidig oppfylle flere krav, inkludert høy styrke, lett vekt og korrosjonsbestandighet.
 

 

 

I det prismatiske batterimarkedet har aluminiumsskall blitt hovedvalget.

 

Aluminiumsmaterialer er lette, har utmerket varmeledningsevne og er enkle å behandle, og oppfyller de doble kravene til høy energitetthet og lett design for strømbatterier.

 

Moderne strømbatterier tar i bruk aluminiumskallløsningen for litiumprismatiske celler, og danner en komplett skallstruktur gjennom dyptrekking, stempling og presisjonssveiseprosesser.

 

For de nye energibuss- og nyttekjøretøysektorene har aluminiumsskall for EV elektriske buss LiFePO4-batteripakker blitt en viktig bruksretning, med deres høy-styrkestruktur som tåler lang-vibrasjon og komplekse driftsforhold.

 

I mellomtiden tar energilagringsbatterifeltet i økende grad i bruk aluminiumskall for litiumjernfosfatbattericeller for å forbedre den generelle sikkerheten og påliteligheten til litiumjernfosfatbatterisystemer.

 

 

I en hard-batteristruktur er dekselet vanligvis den mest teknologisk avanserte delen.

En komplett batteridekselenhet inkluderer vanligvis:

 

Terminaler
Eksplosjonssikker-ventil
Sikkerhetsventil
Gjeldende avbruddsenhet
Isolasjonskomponenter

 

Når det interne trykket i batteriet øker unormalt, kan den eksplosjonssikre strukturen -frigjøre trykket i tide, noe som reduserer risikoen for termisk løping.

 

Terminalene er ansvarlige for strømoverføring, og sikrer en stabil forbindelse mellom cellen og den eksterne kretsen.

I utformingen av store LFP batterialuminiumskall bestemmer ofte lufttettheten og sveisekvaliteten til dekselet levetiden til hele cellen.

 

 

Produksjonen av aluminiumsskall til litiumbatterier tilhører det typiske feltet for presisjonsmetallbehandling.

Vanlige prosesser inkluderer:

 

Presisjonsstempling
Dyptegning
Lasersveising
CNC presisjonsmaskinering
Overflatebehandling

Dyptegningsteknologi bestemmer direkte dimensjonsnøyaktigheten og konsistensen til skallet.

 

For prismatiske LFP-celle-aluminiumskallprodukter kontrolleres dimensjonstoleranser vanligvis innenfor et svært lite område for å sikre stabiliteten til etterfølgende automatisert montering.

 

Med forbedringen av automatiserte produksjonsnivåer har moderne produksjonslinjer for strukturelle komponenter tatt i bruk intelligente inspeksjonssystemer for å oppnå høy-konsistent produksjon.
 

 

 

I motsetning til harde-skallbatterier, bruker myke-batterier en aluminium-plastfilm for innkapsling.

 

Aluminium-plastfilmen er vanligvis sammensatt av et nylonlag, et aluminiumsfolielag og et polypropylenlag, som gir gode barriereegenskaper og fleksibilitet.

 

De største fordelene med myke-pakkebatterier er:

Lett, høy energitetthet, fleksibel design og god sikkerhetsytelse.

Derfor er de mye brukt i forbrukerelektronikk,-av høy energilagring og noen nye energikjøretøyer.

 

For noen lette applikasjoner, for eksempel produkter relatert til aluminiumsdeksel for myk-pakke LiFePO4 oppladbare batterier, er valget mellom myk-pakke og aluminium-skall ofte basert på spesifikke krav.

 

 

Firkantede batterier tilbyr fordeler som kompakt struktur, høy pakkeeffektivitet og høy plassutnyttelse, noe som gjør dem til mainstream-tilnærmingen i det nåværende markedet for nye energibiler.

 

Sylindriske batterier har modne produksjonsprosesser, høy konsistens og er egnet for stor-automatisert produksjon. Mange Samsung prismatiske celler i aluminiumsskall og sylindriske batterisystemer tar i bruk standardiserte produksjonsmetoder for å sikre produktstabilitet.

 

Posebatterier gir høyere energitetthet og lavere vekt, men produksjonsprosessen er mer kompleks og krever emballasjematerialer av høyere-kvalitet.

 

Fra et markedsutviklingsperspektiv vil disse tre teknologiske rutene eksistere side om side i en betydelig periode, og danne differensierte oppsett basert på ulike applikasjonsscenarier.

 

 

Med den fortsatte veksten av nye energikjøretøyer, energilagringssystemer og intelligent transportutstyr, utvikler litium-ionbatteriets strukturelle komponenter i følgende retninger:

 

Bruk av aluminiumslegeringsmaterialer med høyere-styrke

Lettere strukturell design

Høyere nivåer av automatisert produksjon

Høyere-dimensjonal konsistenskontroll

Overlegen sikkerhetsbeskyttelsesdesign

Høyere materialutnyttelse

 

I fremtiden, enten det er aluminiumsdekselet for bil LiFePO4-batteripakken, aluminiumsdekselet for batteripakken for elektrisk sykkel eller det prismatiske litiumbatteriet aluminiumsskallet som brukes i store-energilagringssystemer, vil alle fortsette å oppgradere mot høyere presisjon, høyere pålitelighet og lavere kostnader.

 

 

Selv om strukturelle litium-ionbatterikomponenter ikke står for den høyeste andelen av batterikostnadene, er de avgjørende grunnleggende komponenter som bestemmer batterisikkerhet, stabilitet og levetid. Fraaluminiumsskall for litium-ion-batteriertil storskala-strømbatterimoduler, fra energilagringssystemer til elektriske kjøretøy, har utviklingen av strukturell komponentteknologi alltid utviklet seg i takt med oppgraderingen av den nye energiindustrien. Med kontinuerlige fremskritt i produksjonsprosesser og konstant innovasjon innen materialteknologi, vil høyytelses aluminiumsskallstrukturkomponenter spille en enda viktigere rolle i fremtidens nye energiindustrikjede.