1. Vivienda prismática: "salvaguardia" de baterías de litio y "gerente espacial"
¿Por qué las baterías de litio favorecen las carcasas prismáticas? Esto proviene de sus funciones de doble núcleo. Primero, como escudo físico, protegen contra el impacto y la compresión externos, evitando el daño a las celdas internas de la batería y los separadores que podrían provocar cortocircuitos. En segundo lugar, su estructura rectangular ordenada maximiza el espacio de la batería, lo que permite paquetes de baterías de densidad -} como bloques de construcción - críticos para vehículos eléctricos que luchan por largos rangos de conducción.
Además, la vivienda prismática también cumple las tareas importantes de disipación de calor y sellado. La conductividad térmica del metal disipa efectivamente el calor generado por las celdas de la batería, mientras que el diseño de sellado preciso evita la fuga de electrolitos y protege las células de la humedad y el polvo. Se puede decir que la calidad de la vivienda prismática determina directamente la vida útil y la seguridad de las baterías de litio.
2. Elegir el material correcto es la mitad de la batalla por la vivienda.
La fuerza de la vivienda prismática proviene de materiales de calidad -. Actualmente, las opciones convencionales son la aleación de aluminio y el acero inoxidable, cada una con sus propias fortalezas y adecuadas para diferentes escenarios de aplicación.
(I) aleación de aluminio: la "elección dorada" para la efectividad liviana y costo -
En el campo de las nuevas baterías de energía del vehículo de energía, 3003 - La aleación de aluminio H14 es el "jugador líder" indiscutible. Con una densidad de solo 2.7 g/cm³, es más del 60% más ligera que el acero inoxidable, reduciendo efectivamente el peso total de la batería. La adición de manganeso mejora su ductilidad, lo que le permite resistir la "prueba" de estiramiento y formación repetidos, logrando una resistencia a la tracción superior a 140MPA - equivalente a un área de tamaño de la uña de los dedos que considere una presión de 1,4 kg.
Sin embargo, las superficies de aleación de aluminio son susceptibles a la oxidación y tienen una resistencia a la corrosión deficiente, lo que requiere una "actualización de superficie". Esto requiere un proceso de anodización, que forma una película de 5 - 10 micras de óxido en la superficie. Esta película actúa como una capa protectora, protegiendo contra la corrosión del electrolito. Algunos productos de alta gama también se someten a un tratamiento de pasivación para mejorar aún más la resistencia a la intemperie.
(Ii) acero inoxidable: un "núcleo duro - para entornos extremos
Para aplicaciones que requieren una alta protección de resistencia -, como las centrales eléctricas de almacenamiento de energía y los equipos especializados, los materiales de acero inoxidable, como el acero 1020, son muy favorecidos. Su resistencia a la tracción supera los 450 MPa, más de tres veces que las de las aleaciones de aluminio, lo que le permite resistir el impacto severo y las altas temperaturas. Sin embargo, el acero inoxidable también tiene sus inconvenientes: su densidad, tan alta como 7,85 g/cm³, aumenta el peso total de la batería y su costo es aproximadamente un 30% más alto que el de las aleaciones de aluminio. Por lo tanto, rara vez se usa en peso - baterías de alimentación automotriz sensitivas.
Para abordar la resistencia a la oxidación del acero inoxidable, las fábricas emplean níquel o enchapado de zinc para crear un recubrimiento metálico en la superficie, mejorando la resistencia a la corrosión y la optimización del rendimiento de la soldadura.
3. Proceso del núcleo: la transformación de la placa plana a la cavidad
La transformación de una lámina plana de metal en una carcasa cuadrada cuidadosamente con forma requiere múltiples procesos meticulosamente elaborados, que incluyen estampado, estiramiento, ensamblaje y soldadura, cada uno de los cuales exige una precisión meticulosa.
(1) Estampado: definir el "contorno básico" de la carcasa
El estampado es el primer paso en la fabricación de viviendas, esencialmente moldeando la lámina de metal. Los trabajadores alimentan la lámina de metal cortada en una máquina de estampado de servo, donde se apaga -} Precision (con tolerancias controladas dentro de ± 0.01 mm, equivalente a 1/5 del diámetro de un cabello humano) aplica presión para estampar los muebles y muebles laterales de la carcasa de una vez.
La clave de este paso es la presión de la die y la presión de perforación: la rugosidad de la superficie del troquel debe controlarse debajo de RA0.8 para garantizar una superficie libre lisa y de rebabas -. Las rebabas pueden perforar más tarde el separador de celdas y causar un cortocircuito. La presión de perforación debe ajustarse en función del grosor de la lámina, generalmente entre 50 y 200 kN. Muy poca presión da como resultado una configuración incompleta, mientras que demasiado puede hacer que la hoja se rompa.
(2) Dibujo profundo: clave para hacer que la carcasa "se mantenga erguida"
El prototipo estampado sufre un proceso de dibujo profundo para crear una estructura de cavidad dimensional de tres -. Esto es como "soplar un globo", pero el proceso es mucho más preciso: una máquina de estiramiento de la estación múltiple - se usa para profundizar gradualmente la hoja, con cada profundidad de estiramiento controlada a 5-10 mm. Después de 3-5 estiramientos, se logra la profundidad de la carcasa deseada.
Durante el proceso de estiramiento, hay tres parámetros clave que no se pueden ajustar incorrectamente: la velocidad de estiramiento debe mantenerse a 5 - 10 mm/s. Demasiado rápido puede causar fácilmente la rotura del material, mientras que demasiado lento da como resultado una mala eficiencia. El espacio de la matriz debe establecerse en 1.1-1.2 veces el grosor de la lámina para garantizar el flujo de material liso. También se debe aplicar un lubricante especial a base de litio para reducir la fricción entre el dado y la hoja. Estos detalles determinan directamente la uniformidad del grosor de la pared de la carcasa (la tolerancia debe estar dentro de ± 5%).
(3) Asamblea de células: el "enfrentamiento tecnológico" de la laminación y el devanado
Después de que se forma el shell, se debe instalar el "componente central" - la celda de la batería -. Este paso utiliza dos procesos principales: laminación y devanado, cada uno adaptado a diferentes requisitos de rendimiento.
Laminación:La "elección exquisita" para productos finales -
El proceso de laminación es como apilar a las cartas de juego, apilar los electrodos y separadores positivos y negativos capa por capa en el orden "Electrodo positivo - separador - electrodo negativo - separador". Este proceso ofrece ventajas como una estructura celular más regular, un estrés interno reducido y una vida útil del ciclo más larga (hasta 2,000 ciclos o más). Su densidad de energía es 5% - 10% más alta que el proceso de devanado, lo que lo hace ampliamente utilizado en baterías digitales finales y baterías de estado sólido.
Sin embargo, la laminación requiere una precisión extremadamente alta: se requiere un sistema de alineación de visión para garantizar que la desviación posicional de cada electrodo no exceda ± 50 μm (equivalente a medio cabello humano). De lo contrario, la distribución actual será desigual, afectando el rendimiento de la batería. Actualmente, las máquinas de laminación de velocidad - más avanzadas pueden apilar hasta 300 celdas por minuto, equivalente a cinco celdas por segundo.
Acey - SSM - Cmáquina de apilamiento de bateríasse puede aplicar al proceso de apilamiento de litio - piezas de la batería de iones. El proceso de carga de películas manuales, la corrección de posición de la pieza del polo posterior y la laminación se completa automáticamente, lo que tiene las características de alta eficiencia de laminación y alta precisión.
Devanado:El "rey de la velocidad" de la eficiencia de producción en masa
El proceso de devanado es como el papel higiénico rodante: las láminas de electrodo y el separador se enrollan en espiral en una célula cilíndrica, que luego se coloca en una carcasa rectangular para darle forma. Su mayor ventaja es la alta eficiencia de producción. Una sola línea de producción puede producir hasta 100,000 celdas por día, por lo que es ideal para una gran producción de la escala -} de baterías eléctricas de energía del vehículo.
El núcleo del devanado es controlar la "tensión": la tensión debe mantenerse entre 10 - 20n. La tensión desigual puede causar deformación celular, arrugas separadoras e incluso cortocircuitos. Por lo tanto, las máquinas de devanado de alta gama están equipadas con un sistema de compensación de tensión dinámica para garantizar que las fluctuaciones de tensión no excedan ± 1N. La detección infrarroja también monitorea la alineación del electrodo en tiempo real (desviación de borde menor o igual a ± 100 μm).
Acey - SWM - Pmáquina de devanarse la bateríaSe puede aplicar al proceso de devanado de las baterías cuadradas. El equipo está diseñado para la alimentación de material de rollo de película de aislamiento, alimentación de tipo de polo, alimentación de películas manuales, tracción automática de películas, inserción de alfileres y devanado. La aguja de bobinado adopta un par trapezoidal - a - diseño de combinación de enchufes, y el ancho de la celda de la devanado se puede ajustar dentro de un cierto rango.
(4) Sellado de sellado: construir una "línea de seguridad" sólida
Después de instalar la celda de la batería en la carcasa, la cubierta superior debe instalarse y sellarse con una soldadura. Este es un paso crítico para evitar la fuga de electrolitos y aislar las impurezas externas. Actualmente, hay dos tecnologías de soldadura convencionales: soldadura por láser y soldadura por resistencia.
Soldadura por láser: Un maestro de sellado de precisión
La soldadura con láser es como un delicado bisturí, que usa un láser pulsado de 50 - 100W para crear un 0.3 - 0.5 mm de soldadura de ancho en la articulación entre la carcasa y la cubierta superior con la tapa superior el grosor de un cabello humano. Este método de soldadura tiene una pequeña zona afectada por el calor, evitando daños a las celdas internas de la batería. También proporciona un sellado excepcional, con un detector de fuga de helio que mide la velocidad de fuga a menos de o igual a 1 × 10 ・mbar ・ l/s (equivalente a menos de 1 caída de fuga por año).
Soldadura de resistencia: La clave de eficiencia para la producción en masa
La soldadura de resistencia es un método de "pistola de soldadura de punto rápido". Los electrodos aplican una presión de 50 - 100n y una corriente de 5 - 10ka, usando el calor generado por la corriente para derretir y fusionar las partes soldadas. Su alta velocidad de soldadura (solo 0.1-0.3 segundos por punto) lo hace adecuado para la producción en masa de carcasas de gran tamaño. Sin embargo, requiere una corriente estricta de forma de onda, la corriente, la corriente, se puede quemar fácilmente a través de la carcasa, mientras que muy poca corriente puede provocar soldaduras en frío.
4. Equipo clave: el "soporte hardcore" de las líneas de producción automatizadas
La fabricación de precisión de carcasas cuadradas se basa en una serie de equipos finales -}. Estos dispositivos actúan como las "manos y pies" de la línea de producción, asegurando la precisión y eficiencia de cada proceso.
(1) Equipo de moldeo: los "maestros de moho" que dan forma a las carcasas
Máquina de estampado de servo: equipado con un sensor de desplazamiento con una resolución de 0.001 mm, monitorea la presión y la posición de estampado en tiempo real, logrando el control de bucle cerrado {}}} - como un "artesano con ojos", asegurando las dimensiones precisas de cada carcasa.
Máquina de estiramiento de la estación Multi -: integrada con un sistema robótico de carga automática y descarga, el ciclo de estiramiento por estación es inferior o igual a 5 segundos, lo que mejora la eficiencia en más del 30% en comparación con la carga y descarga manual, al tiempo que elimina los errores causados por la operación manual.
(2) Equipo de ensamblaje: construir una "herramienta de ensamblaje maestro" para las celdas de la batería
High - Máquina de apilamiento de velocidad: impulsada por un motor lineal, logra una precisión de posicionamiento de ± 25 μm y corrige automáticamente las desviaciones de la lámina de electrodos durante el apilamiento para garantizar un apilamiento ordenado.
High - Máquina de devanado de precisión: adecuada para láminas de electrodo con un ancho de 50-300 mm, utiliza un servomotor para controlar la velocidad del devanado y está equipado con un sistema de detección de defectos de la lámina de electrodos que detiene automáticamente la máquina si se detectan los rasguños o el daño.
(3) Equipo de inspección: salvaguardar calidad
- Coordinar la máquina de medición: inspecciona completamente las dimensiones de la carcasa, incluida la longitud, el ancho y la altura (tolerancia ± 0.1 mm) y la uniformidad del espesor de la pared (menos de o igual al 5%), asegurando que cada carcasa cumpla con los requisitos de ensamblaje.
- X - Inspección de rayos: penetra la carcasa para ver claramente el conjunto interno de la celda de la batería, inspeccionando la alineación del electrodo (requerido mayor o igual al 99%) y el daño del diafragma para evitar riesgos internos de circuito corto.
- Máquina de prueba de compresión: aplicando una presión de 100-500N a la carcasa, inspeccionando la deformación a menos de o 0.5 mm, asegurando protección contra colisiones y aplastamiento.
5. Control de calidad: una "red de salvaguardia" durante todo el proceso
La seguridad de la batería de litio no requiere compromiso. Por lo tanto, la fabricación de carcasas cuadradas sufre un control integral de calidad de las materias primas a productos terminados, con puntos de control establecidos en cada etapa.
(1) Inspección de materia prima: vigilar de cerca la "entrada"
Cuando las materias primas ingresan a la fábrica, las aleaciones de aluminio y el acero inoxidable deben probarse para determinar la composición (como el contenido de manganeso y el níquel), las propiedades mecánicas (resistencia a la tracción y ductilidad) y suavidad de la superficie. Si las materias primas tienen defectos, incluso el procesamiento más sofisticado no puede corregirlas.
(2) Control del proceso: vigilar cada paso
- Calibración del troquel: los troqueles de estampado y dibujo se calibran cada cuatro horas para evitar el desgaste del troquel y las desviaciones dimensionales en la carcasa.
- Primero - Inspección por parte: antes de cada cambio de producción, el primer producto terminado sufre una inspección integral de sus dimensiones, apariencia y sellado. Solo los productos calificados se pueden poner en producción en masa.
- Inspección de la patrulla: los inspectores de calidad seleccionan al azar 10 productos para probar cada hora para identificar rápidamente las fluctuaciones del proceso.
(3) Pruebas de productos terminados: fortalecimiento del "Pase de fábrica"
- Antes de abandonar la fábrica, los productos terminados deben someterse a una serie de pruebas rigurosas:
- Prueba de caída: caída libre desde una altura de 1.5 metros en un piso de madera dura, sin daños en la carcasa y una fluctuación de rendimiento de la celda de menos de o igual al 5%;
- Prueba de almacenamiento de temperatura alto -: almacenamiento a 60 grados durante 72 horas, sin abultamiento ni fuga en la carcasa y un cambio en la conductividad de los electrolitos de menos o igual al 3%;
- Prueba de la vida útil del ciclo: 1000 ciclos a condiciones de carga y descarga de 1c, con una tasa de retención de capacidad mayor o igual a 85%. Solo las carcasas que pasan todas estas pruebas están aprobadas para su uso.