Litija{0}}jonu akumulatoru alumīnija apvalka deformācijas mehānisms un novēršanas stratēģijas

Litija{0}}jonu akumulatorus, kuru priekšrocības ir regulāra struktūra un augsts enerģijas blīvums, plaši izmanto tādās jomās kā jauni enerģijas transportlīdzekļi. Tomēr to anizotropās strukturālās īpašības padara tās pakļautas deformācijas problēmām, piemēram, ieliektām un izliektām šūnām, jo ​​ražošanas laikā rodas nevienmērīgi spēki garuma un platuma virzienos, kas savukārt ietekmē akumulatora drošību un kalpošanas laiku. Deformācijas problēmu rašanās ir cieši saistīta ar vairākiem aspektiem, piemēram, materiāla īpašībām, ražošanas procesiem un enerģijas akumulatora elementa iekšējo vides kontroli. Ir nepieciešams analizēt cēloņus no vairākām dimensijām un īstenot mērķtiecīgu politiku. Šajā rakstā ir sniegta padziļināta Lifepo4 Power Cell deformācijas galveno iemeslu un sistēmas profilakses un kontroles pasākumu analīze, kā arī sniegta tehniskā atsauce nozares ražošanas praksei.

Litija jonu akumulatoru ražošanas sistēmā litija -jonu akumulatoru korpusa struktūras stabilitāte ir tieši saistīta ar produkta uzticamību, un deformācijas problēmas bieži vien ir vairāku faktoru, piemēram, materiāla īpašību, procesa kontroles un iekšējā termodinamiskā stāvokļa, sinerģiskas ietekmes rezultāts. No materiāla un konstrukcijas izmēru viedokļa galvenie faktori ir alumīnija apvalka materiāla izvēle un izturības dizains. Ja tiek izmantoti materiāli ar nepietiekamu stiepes izturību, piemēram, 3003 alumīnija sakausējums, vai ja apvalka biezums ir mazāks par 0,6 mm, tie var deformēties iekšējā spiediena un termiskā sprieguma ietekmē. Tajā pašā laikā nevar ignorēt metināšanas zonas strukturālās īpašības. Siltuma -ietekmētā zona, kas veidojas metināšanas procesā, režģa reorganizācijas dēļ piedzīvos lokālās stiprības samazināšanos par 20-30%, kļūstot par sprieguma koncentrācijas zonu, kas ir pakļauta deformācijai, pakļaujot tam sekojošu spriegumu.

Metināšanas procesa racionalitātei ir izšķiroša ietekme uz litija jonu akumulatora korpusa strukturālo stabilitāti Saules sistēmai, un procesa defekti ir svarīga saikne deformācijas izraisīšanā. Lāzermetināšana kā galvenais process, ja siltuma ievades kontrole ir nekontrolējama, piemēram, jauda pārsniedz 300 W vai metināšanas ātrums ir mazāks par 30 mm/s, vietējā temperatūra ievērojami pārsniedz alumīnija kušanas temperatūru 660 grādos, un izkusušais baseins būs pārāk dziļš, kā rezultātā strauji palielinās dzesēšanas saraušanās spriegums; Nepareiza metinājuma šuves konstrukcija, piemēram, spriedzes samazināšanas iegriezumu trūkums nepārtrauktā gredzenmetināšanā un metinājuma lodītes platums ir mazāks par 0,8 mm, var samazināt metinājuma šuves nestspēju un vēl vairāk palielināt deformācijas risku.

Akumulatora neparastais iekšējais spiediens ir galvenais termodinamiskais deformācijas cēlonis, kas pastāv arī galvenajās sistēmās, piemēram, LiFePO4 litija jonu akumulatorā. Blakusreakcijas, piemēram, elektrolītu sadalīšanās un SEI plēves patoloģiski bojājumi akumulatora elementā, paātrinās gāzes ražošanu, kad temperatūra pārsniedz 45 grādus, un, ja iekšējais spiediens pārsniedz 10 kPa, tas spiedīs apvalku deformēties; Tajā pašā laikā negatīvais elektrodu izplešanās ātrums var sasniegt 20-30% pilnībā uzlādētā stāvoklī. Ja atstarpe starp serdi un korpusa iekšējo sienu pārsniedz 1,0 mm (nozares standarta atstarpe ir 0,3–0,8 mm), apvalks nevar efektīvi ierobežot izplešanās spēku, un tas pagriezīsies uz lielāku brīvības pakāpi vertikālā virzienā, izraisot pārsega plāksnes vai sānu sienas deformāciju. Turklāt Solar Energy Storage Systems Lithium Battery Pack ražošanā, ja sprauga starp serdi un apvalka iekšējo sienu pārsniedz standartu, negatīvais elektrods vispirms aizpildīs apkārtējās spraugas, kad tas izplešas, vēl vairāk pastiprinot vertikālās deformācijas efektu.

Procesa kontroles novirzes ražošanas procesā var izraisīt vai saasināt deformācijas problēmas. Ja montāžas procesā atstarpe starp vāka plāksni un apvalku pārsniedz 0,2 mm, termiskais spriegums metināšanas laikā pārklāsies ar spraugas pārvietošanas efektu, tieši izraisot deformāciju; Ja blīvēšanas posmā vakuuma pakāpe ir iestatīta pārāk zema (zem -90 kPa), ārējais atmosfēras spiediens tieši iedarbosies uz korpusa vājajām daļām, izraisot pasīvo kompresijas deformāciju.

Pamatojoties uz iepriekš minēto deformācijas mehānismu un nozares tehnisko praksi, profilakses un kontroles sistēmu var izveidot no tādiem izmēriem kā materiāla optimizācija, procesa uzlabošana, iekšējā spiediena kontrole un procesa stiprināšana. Materiāla un strukturālās optimizācijas ziņā galvenā ideja ir uzlabot korpusa nestspēju, ko var panākt, izmantojot 5052 alumīnija sakausējumu ar stiepes stiprības pieaugumu par 30%, pievienojot 0,5-1,0 mm augstas pastiprinājuma ribas augšējā pārsega zonā un palielinot Solaronium System I bateriju korpusa biezumu. 0,8-1,0 mm. Tajā pašā laikā tiek pieņemta kompozīta metināšanas struktūra, kas apvieno lāzera metināšanu un ultraskaņas metināšanu, lai samazinātu viena punkta siltuma ievadi un uzlabotu metināšanas zonas stabilitāti.

Metināšanas procesa uzlabošanai jākoncentrējas uz precīzu vadību, izmantojot gradienta jaudas metināšanas stratēģiju, tas ir, parametru kombināciju 200W/30mm/s sākuma sekcijai, 250W/25mm/s vidējai sekcijai un 180W beigu sekcijai, lai kontrolētu karstuma ietekmētās zonas dziļumu 0,5 mm robežās; Vienlaikus optimizējiet metināšanas lodītes konstrukciju, mainot nepārtrauktās metināšanas lodītes uz segmentētās metināšanas režīmu, katram segmentam jābūt 5–8 mm un ir rezervēta 2 mm spriedzes atbrīvošanas zona. Vienlaikus palieliniet metinājuma lodītes platumu līdz 1,2 mm, lai palielinātu metinājuma nestspēju.

Iekšējā spiediena kontrole jāsāk no diviem aspektiem: izplešanās kompensācijas un gāzes ražošanas apturēšanas. Strukturālās konstrukcijas ziņā litija saules bateriju pārsega plāksnes iekšpusē var uzstādīt elastīgu bufera slāni ar kompresijas pakāpi, kas pārsniedz 50%, atstājot 0,5{4}}1,0 mm izplešanās telpu, lai mazinātu spiediena ietekmi, ko izraisa negatīva elektroda izplešanās; Runājot par ķīmiskās sistēmas optimizāciju, 1-2% FEC plēvi veidojošu piedevu pievienošana iesmidzināšanas procesā var efektīvi novērst SEI plēves nenormālus bojājumus, kontrolēt gāzes ražošanu ar pilnu uzlādi ar ātrumu 0,5 ml/Ah (reāllaikā uzrauga, izmantojot gāzu hromatogrāfijas testu), un samazināt iekšējā spiediena uzkrāšanos no avota.

Procesa kontroles stiprināšanai nepieciešams izmantot viedo tehnoloģiju, ieviešot vizuālu pozicionēšanas sistēmu montāžas procesā, lai kontrolētu pozicionēšanas precizitāti ± 0,05 mm robežās. Tajā pašā laikā metināšanas armatūras modernizācija uz konstanta spēka iespīlēšanas režīmu nodrošina 20-30N iespīlēšanas spēku ar svārstībām, kas nepārsniedz 5%, samazinot deformācijas risku, ko izraisa montāžas novirzes. Pievienojiet spiediena pārbaudes staciju ķīmiskās atdalīšanas stadijā, kas automātiski signalizēs, kad konstatētais spiediens pārsniedz 5 kPa. Tajā pašā laikā apvienojumā ar korpusa deformācijas ātruma rentgenstaru noteikšanu slieksnis tiks kontrolēts 0,3% robežās, lai savlaicīgi identificētu un kontrolētu deformācijas problēmas litija jonu enerģijas uzglabāšanas sistēmā.

Jāatzīmē, ka litija jonu apvalka deformācijas novēršana un kontrole BESS ir sistemātisks inženierijas process. Rakstā iekļautie tehniskie parametri ir jāapvieno ar īpašām ražošanas iekārtām, produktu modeļiem un lietojuma scenārijiem, un pirms ieviešanas tie ir jāoptimizē un jāpārbauda, ​​izmantojot DOE eksperimentus. Produktiem ar īpašiem pielietojuma scenārijiem, piemēramLitija{0}}jonu akumulatori, ir nepieciešams turpināt pielāgot profilakses un kontroles parametrus, pamatojoties uz pielietojuma vides temperatūras un spiediena raksturlielumiem, lai nodrošinātu izstrādājuma strukturālo stabilitāti visā tā dzīves ciklā. Turklāt uzlādējamā litija jonu akumulatora elementa deformācijas novēršanai un kontrolei ir jāņem vērā arī termodinamiskās izmaiņas uzlādes un izlādes ciklu laikā un jāpanāk kvalitātes kontrole visā procesā.