Warum werden Aluminium-Batteriegehäuse von New Energy häufig für prismatische Lithium-Ionen-Batterien verwendet?

Mit der Entwicklung neuer Energiefahrzeuge, Energiespeichersysteme, Elektrowerkzeuge und anderer neuer Energiegeräte werden Lithium-Ionen-Batterien immer strengeren Anforderungen hinsichtlich Energiedichte, Gewicht, struktureller Sicherheit und Fertigungseffizienz ausgesetzt. Unter den verschiedenen Zellverpackungsformaten werden prismatische Lithium--Ionenbatterien aufgrund ihrer regelmäßigen Form und hohen Raumausnutzung häufig in Strom- und Energiespeicherbatteriesystemen verwendet.

 

Bei prismatischen Zellen ist das Gehäuse aus Aluminiumlegierung eine entscheidende Strukturkomponente. Es kapselt und schützt nicht nur die innere Zelle, sondern hält auch mechanischen Belastungen stand und -zusammen mit der oberen Abdeckung, den Anschlüssen, den Dichtungsmechanismen und den Druckentlastungsstrukturen-bildet ein komplettes Zellverpackungssystem. Folglich handelt es sich bei diesen neuen Energie-Batteriegehäusen aus Aluminium nicht nur um einfache Metallgehäuse; Sie sind wichtige Strukturkomponenten, die die Zuverlässigkeit der Zelle, die Fertigungseffizienz und die Systemintegration beeinflussen.

 

 

Das Aluminiumlegierungsgehäuse für prismatische Lithiumbatterien-auch bekannt als prismatisches Lithiumbatteriegehäuse oder Aluminiumbatteriegehäuse-wird hauptsächlich zum Umhüllen prismatischer Lithium--Ionenbatteriezellen verwendet. Eine typische prismatische Zelle besteht aus Komponenten wie einem Gehäuse aus Aluminiumlegierung, einer oberen Abdeckungsbaugruppe, Elektrodenbaugruppen, Anschlussklemmen, einer Elektrolytfüllstruktur und einem Druckentlastungsmechanismus. Nachdem die Zelle gewickelt oder gestapelt wurde, werden die internen Komponenten in das Aluminiumgehäuse eingesetzt, das dann durch Verbinden der oberen Abdeckung mit dem Gehäuse abgedichtet wird.

 

Bei der Herstellung ist in der Regel ein Präzisionsschweißen erforderlich, um das Gehäuse und die obere Abdeckung zu verbinden und so eine stabile, luftdichte Abdichtung zu gewährleisten. Einige prismatische Batterien verfügen außerdem über explosionssichere- oder Druckentlastungsmechanismen im oberen Abdeckungsbereich, um einen kontrollierten Weg für die Druckentlastung bei ungewöhnlichen Bedingungen bereitzustellen. Daher muss das Batteriegehäuse aus Aluminium bestimmte Anforderungen hinsichtlich mechanischer Eigenschaften, Formbarkeit, Schweißbarkeit, Maßhaltigkeit und Dichtungsleistung erfüllen.

 

 

Die Aluminiumlegierung erleichtert das Gewicht der Batterie
Bei neuen Energiefahrzeugen und Energiespeichersystemen wirkt sich das Gewicht des Batteriepakets direkt auf die strukturelle Gestaltung des gesamten Systems aus. Aluminiumlegierungen haben eine deutlich geringere Dichte als Stahl; Dadurch kann das Gewicht des Batteriegehäuses selbst reduziert werden, während gleichzeitig die strukturellen Anforderungen erfüllt werden. Frühe Untersuchungen zu Gehäusen aus Aluminiumlegierung für prismatische Lithium-Ionen-Batterien haben gezeigt, dass die Verwendung einer Aluminiumlegierung das Gewicht des Gehäuses reduziert und die gesamte spezifische Energieleistung der Zelle verbessert. Bei Batteriepacks, die aus einer großen Anzahl von Zellen bestehen, wird der kumulierte Gewichtsunterschied der einzelnen Zellgehäuse zu einem wesentlichen Faktor für die Leichtbaukonstruktion des gesamten Batteriesystems.

 

Eine gute Wärmeleitfähigkeit unterstützt das Wärmemanagement
Lithium-Ionenbatterien erzeugen beim Laden und Entladen Wärme. Wenn die in der Zelle erzeugte Wärme nicht sofort abgeleitet und verwaltet wird, kann dies die Zyklusleistung und die Betriebsstabilität der Zelle beeinträchtigen. Die Aluminiumlegierung verfügt über eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit, wodurch das Batteriegehäuse an der Wärmeübertragung von der Zelle beteiligt ist und mit externen Kühlstrukturen zusammenarbeitet. Es ist jedoch zu beachten, dass das Aluminiumgehäuse allein kein vollständiges Batterie-Thermomanagementsystem ersetzen kann. In der Praxis erfordern Leistungsbatterien oder Energiespeicherbatterien immer noch die Konfiguration von Flüssigkeitskühlplatten, Kühlkanälen, thermischen Schnittstellenmaterialien oder anderen Wärmemanagementlösungen basierend auf der Zellstruktur. Daher müssen bei der Konstruktion von Batteriegehäusen aus Aluminium Faktoren wie Wandstärke, Außenabmessungen, Kontaktfläche und interner Batteriepackraum umfassend berücksichtigt werden.

 

Design, das eine hohe Raumausnutzung für prismatische Zellen ermöglicht
Eines der Hauptmerkmale der prismatischen Struktur ist ihre regelmäßige Form. Im Vergleich zu zylindrischen Zellen können prismatische Zellen enger in Batteriemodulen und -paketen angeordnet werden, wodurch unnötige Lücken minimiert werden. Gehäuse aus Aluminiumlegierung können mithilfe von Verfahren wie Tiefziehen und Stanzen in regelmäßige prismatische Formen gebracht werden, wodurch stabile geometrische Abmessungen sowohl für den Zelleninnenraum als auch für die externe Modulmontage gewährleistet werden. Bei der Herstellung moderner Batteriegehäuse liegt der Schwerpunkt auch auf der strengen Kontrolle der Abmessungen, der Wandstärke, der Ebenheit der Öffnung und der Qualität der Schweißzonen.

 

Eignung zum Tiefziehen und Präzisionsumformen
Prismatische Aluminiumgehäuse erfordern typischerweise Umformprozesse, um flache Aluminiumbleche in Gehäuse mit einer bestimmten Tiefe umzuwandeln. Folglich muss das für das Batteriegehäuse gewählte Material nicht nur eine ausreichende Festigkeit bieten, sondern auch ein Gleichgewicht zwischen Dehnung, Formbarkeit und Dimensionsstabilität nach der Verarbeitung aufweisen. Verschiedene Aluminiumlegierungssorten unterscheiden sich hinsichtlich Festigkeit, Dehnung, Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit. Daher muss die tatsächliche Materialauswahl anhand der Batterieabmessungen, der Gehäusestruktur, der Umformprozesse und der Schweißmethoden bestimmt werden.

 

 

Bei der ersten Begegnung mit prismatischen Lithium-Batteriegehäusen verwechseln viele Menschen diese mit gewöhnlichen Metallgehäusen. Tatsächlich muss das Batteriegehäuse mehrere Funktionen gleichzeitig erfüllen.

 

Erstens muss es die innere Zellstruktur sichern und unerwünschte mechanische Verschiebungen der Zelle während des Transports und Betriebs verhindern. Zweitens muss es eine zuverlässige Abdichtung mit der oberen Abdeckung bilden, um ein Austreten von Elektrolyt und das Eindringen von Feuchtigkeit von außen zu verhindern. Da sich außerdem unter bestimmten anormalen Bedingungen Gas und Druck im Inneren der Batterie aufbauen können, beinhaltet das Design moderner prismatischer Zellen typischerweise einen Druckentlastungsmechanismus. Mit anderen Worten: Das Aluminiumgehäuse, die obere Abdeckung, das Dichtungssystem und die Druckentlastungsvorrichtung funktionieren zusammen als integriertes Ganzes.

 

 

Abhängig vom Produktdesign und dem spezifischen Prozessablauf des Lieferanten können rechteckige Batteriegehäuse aus Aluminium mit verschiedenen Methoden hergestellt werden. Zu den gängigen Prozessen gehören Materialschneiden, Tiefziehen, Stanzen, Beschneiden, Maßkalibrierung, Präzisionsbearbeitung, Reinigung und anschließende Schweißvorgänge. Unter diesen ist das Tiefziehen ein entscheidender Umformprozess. Bei Batteriegehäusen mit großer Tiefe ist es wichtig, die Anzahl der Ziehstufen, das Formdesign, den Materialzustand und die Formgeschwindigkeit richtig zu steuern. Eine unsachgemäße Kontrolle der Umformparameter kann zu Problemen wie Faltenbildung, Rissbildung und ungleichmäßiger Wandstärke führen.

 

Daher sollte man sich bei der Beschaffung von Aluminium-Batteriegehäusen für neue Energieanwendungen nicht nur auf die Qualität und den Preis der Aluminiumlegierung konzentrieren; Es ist auch wichtig zu überprüfen, ob der Lieferant über zuverlässige Fähigkeiten im Tiefziehen und in der Maßkontrolle verfügt.

 

 

Das Gehäuse und die obere Abdeckung einer prismatischen Batteriezelle müssen typischerweise eine hermetisch dichte Einheit bilden.
In der modernen Batteriefertigung wird häufig Laserschweißen zum Verbinden des Batteriegehäuses, der oberen Abdeckung und der zugehörigen Metallkomponenten eingesetzt. Zu den Vorteilen gehören eine konzentrierte Schweißzone, eine minimale Wärmeeinflusszone und die Eignung für die automatisierte Produktion. Allerdings stellt das Laserschweißen hohe Anforderungen an die Ebenheit der Gehäuseöffnung, die Maßhaltigkeit, die Beschaffenheit der Materialoberfläche und die Montageabstände.

 

Folglich kann ein Aluminiumgehäuse, -auch wenn es scheinbar einfach ist-, die Effizienz des nachfolgenden Schweißprozesses erheblich beeinträchtigen. Beispielsweise können erhebliche Verformungen oder Grate an der Gehäuseöffnung die Positionierung der oberen Abdeckung und die Schweißqualität beeinträchtigen. Daher verwenden einige Hersteller von Batteriegehäusen aus Aluminium Präzisionsbeschnitt und Ebenheitskontrolle an der Öffnung, um die Konsistenz in der anschließenden Laserschweißphase zu verbessern.

 

 

Derzeit werden Batterien mit prismatischem-Aluminiumgehäuse hauptsächlich in den folgenden Bereichen eingesetzt:

Fahrzeuge mit neuer Energie stellen einen entscheidenden Anwendungsmarkt dar.Leistungsbatterien müssen Gewicht, Raumnutzung, strukturelle Stabilität und Wärmemanagement in Einklang bringen. Daher eignen sich Zellen mit prismatischem-Aluminiumgehäuse gut-für Batteriemodul- und Packdesigns.

 

Ein weiterer wichtiger Anwendungsbereich sind Energiespeichersysteme.Da die Kapazität von Energiespeichergeräten zunimmt, müssen Zellen auf begrenztem Raum hohe Energiespeicherkapazitäten bieten und gleichzeitig strukturelle Stabilität und zuverlässige Verpackung gewährleisten.

 

Darüber hinaus können Elektrowerkzeuge, Industrieanlagen, Robotik, Elektrofahrzeuge mit niedriger{0}}Geschwindigkeit und bestimmte Unterhaltungselektronik ebenfalls prismatische Lithium-Ionen-Zellen verwenden.

 

 

 

Wenn Sie prismatische Lithium-Batteriegehäuse beziehen, wird empfohlen, mindestens die folgenden Informationen zu überprüfen:

 

· Gehäuselänge, -breite und -höhe

· Materialqualität und Härte

· Gehäusewandstärke

· Tiefe-Zeichnungstiefe

· Öffnungsmaße und Toleranzen

· Ebenheit des Gehäuses

· Anschlussmaße der oberen Abdeckung

· Schweißzonenstruktur

· Lage der Elektrolyt-Einfüllöffnung und der explosionsgeschützten Struktur

· Anforderungen an die Oberflächenbehandlung

· Luftdichtheit und damit verbundene Prüfanforderungen

· Jahresbedarf und Batch-Bestellmengen

 

Für neue Energiefahrzeug- und Energiespeicherprojekte müssen zusätzliche Faktoren bestätigt werden, wie z. B. die Lebensdauer der Zelle, die Betriebsumgebung, Vibrationsbedingungen und die anschließende Installationsmethode des Batteriepacks.

 

 

Da sich neue Energiefahrzeuge und Energiespeichersysteme in Richtung höherer Energiedichte, Leichtbau und automatisierter Fertigung entwickeln, tendieren auch Batteriegehäuse aus Aluminium zu größerer Präzision. Zukünftige Produkte müssen nicht nur leichter sein, sondern auch ein Gleichgewicht zwischen Materialfestigkeit, Formbarkeit, Maßhaltigkeit und Schweißverträglichkeit aufweisen. Darüber hinaus stellt die Entwicklung großformatiger prismatischer Zellen-mit der Folge immer größerer Gehäuse-höhere Anforderungen an die Materialgleichmäßigkeit, Formprozesse, Ebenheit und Schweißqualität.

 

Infolgedessen verlagert sich der Wettbewerb im Bereich Aluminium-Batteriegehäuse vom einfachen Metallstanzen zu einem umfassenden Wettbewerb, bei dem es um Fähigkeiten in den Bereichen Materialien, Werkzeuge, Umformung, Präzisionsbearbeitung und Qualitätskontrolle geht.

 

Gehäuse aus Aluminiumlegierung für prismatische Lithiumbatterienerfüllen nicht nur die grundlegende Funktion des Schutzes der Batteriezelle, sondern sind auch eng mit Leichtbau, struktureller Stabilität, Wärmemanagement, Dichtungsintegrität und automatisierter Produktion verbunden. Für Batteriehersteller, Paketmonteure und Beschaffungsexperten in der Fahrzeug- und Energiespeicherbranche mit neuer Energie erfordert die Auswahl des richtigen Lieferanten von Aluminium-Batteriegehäusen eine ganzheitliche Bewertung der Materialien, der Maßhaltigkeit, der Formbarkeit, der Schweißleistung und der Massenproduktionsstabilität und nicht nur einen bloßen Vergleich der Stückpreise.