لماذا تختار بطارية الليثيوم المنشورية-مقدمة عملية

1. الإسكان المنشوري: حماية بطاريات الليثيوم "و" مدير الفضاء "

لماذا تفضل بطاريات الليثيوم العلب المنشورية؟ هذا ينبع من وظائفها الأساسية المزدوجة. أولاً ، كدرع مادي ، فإنها تحمي من التأثير الخارجي والضغط ، مما يمنع الأضرار التي لحقت بخلايا البطارية الداخلية والفواصل التي قد تؤدي إلى دوائر قصيرة. ثانياً ، بنية مستطيلة مستطيلة تزيد من مساحة حزمة البطارية ، مما يتيح حزم بطارية عالية الكثافة- مثل لبنات البناء - حاسمة للسيارات الكهربائية التي تسعى جاهدة لنطاقات القيادة الطويلة.

علاوة على ذلك ، فإن الإسكان المنشوري يفي أيضًا بالمهام المهمة لتبديد الحرارة وختمها. يتبدل الموصلية الحرارية للمعدن الحرارة الناتجة عن خلايا البطارية بشكل فعال ، بينما يمنع تصميم الختم الدقيق تسرب الإلكتروليت ويحمي الخلايا من الرطوبة والغبار. يمكن القول أن جودة السكن المنشورية تحدد مباشرة عمر وسلامة بطاريات الليثيوم.

2. اختيار المادة الصحيحة هو نصف المعركة من أجل السكن.

تأتي قوة السكن المنشورية من مواد الجودة العالية -. في الوقت الحالي ، فإن الخيارات السائدة هي سبيكة الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ ، ولكل منها نقاط قوته الخاصة ومناسبة لسيناريوهات التطبيق المختلفة.

(ط) سبيكة الألومنيوم: "الاختيار الذهبي" للفعالية الخفيفة والتكاليف -
في مجال بطاريات الطاقة الجديدة ، 3003 - H14 Aluminium Alumoy هي "اللاعب الرائد" بلا منازع. مع كثافة 2.7 جم/سم مكعب فقط ، فإنها أكثر من 60 ٪ من الفولاذ المقاوم للصدأ ، مما يقلل بشكل فعال من الوزن الكلي لحزمة البطارية. إن إضافة المنغنيز يعزز ليونةها ، مما يسمح لها بتحمل "اختبار" التمدد المتكرر وتشكيل ، مما يحقق قوة شد تتجاوز 140 ميجا باسا - ما يعادل منطقة بحجم فرقة الظفر مع الضغط على 1.4 كجم.

ومع ذلك ، فإن أسطح سبيكة الألومنيوم عرضة للأكسدة ولديها مقاومة تآكل ضعيفة ، مما يستلزم "ترقية السطح". يتطلب ذلك عملية تنقيط ، والتي تشكل فيلم أكسيد 5 ميكرون 5- 10 على السطح. يعمل هذا الفيلم مثل طبقة واقية ، ويحمي من التآكل من المنحل بالكهرباء. تخضع بعض المنتجات الراقية أيضًا لعلاج التخميل لزيادة مقاومة الطقس.

(II) الفولاذ المقاوم للصدأ: "Hard - Core" للبيئات القاسية
بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب حماية القوة العالية- ، مثل محطات طاقة تخزين الطاقة والمعدات المتخصصة ، يتم تفضيل مواد الفولاذ المقاوم للصدأ مثل 1020 من الصلب. تتجاوز قوتها الشد 450 ميجا باسكال ، أي أكثر من ثلاثة أضعاف من سبائك الألومنيوم ، مما يسمح لها بتحمل التأثير الشديد ودرجات الحرارة المرتفعة. ومع ذلك ، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ له عيوبه أيضًا: كثافته ، التي تصل إلى 7.85 جم/سم مكعب ، تزيد من الوزن الكلي للبطارية ، وتكلفتها أعلى بنسبة 30 ٪ تقريبًا من سبائك الألومنيوم. لذلك ، نادراً ما يتم استخدامه في الوزن - بطاريات طاقة السيارات الحساسة.

لمعالجة مقاومة أكسدة الفولاذ المقاوم للصدأ ، تستخدم المصانع طلاء النيكل أو الزنك لإنشاء طبقة معدنية على السطح ، وتعزيز مقاومة التآكل وتحسين أداء اللحام.

3. العملية الأساسية: التحول من لوحة مسطحة إلى تجويف

يتطلب تحويل ورقة مسطحة من المعدن إلى مساكن مربعة ذات شكل دقيق عمليات متعددة مصنوعة بدقة ، بما في ذلك الختم والتمدد والتجميع واللحام ، ويتطلب كل منها الدقة الدقيقة.

(1) الختم: تحديد "الكفاف الأساسي" للسكن

الختم هو الخطوة الأولى في تصنيع الإسكان ، وتشكيل الورقة المعدنية بشكل أساسي. يقوم العمال بتغذية الورقة المعدنية المقطوعة في آلة ختم المؤازرة ، حيث يموت الدقة العالية - (مع التحكم في التحمل في حدود ± 0.01 مم ، أي ما يعادل 1/5 قطر الشعر البشري) يطبق ضغطًا على تمويل أسفل الإسكان والتحفلات الجانبية في واحدة ذهابًا.

مفتاح هذه الخطوة هي الدقة وضغط اللكم: يجب التحكم في خشونة سطح الموت أسفل RA0.8 لضمان السطح الخالي من السطح الناعم. يمكن أن تخترق Burrs في وقت لاحق فاصل الخلية ويتسبب في دائرة قصيرة. يجب ضبط ضغط اللكم بناءً على سمك الورقة ، بشكل عام ما بين 50 و 200 كيلو نيوتن. يؤدي القليل من الضغط إلى تشكيل غير مكتمل ، في حين أن الكثير يمكن أن يتسبب في كسر الورقة.

(2) الرسم العميق: مفتاح جعل السكن "قفًا"

يخضع النموذج الأولي المختوم لعملية رسم عميقة لإنشاء بنية تجويف ثلاثية-. هذا يشبه "نفخ بالون" ، لكن العملية أكثر دقة بكثير: يتم استخدام جهاز تمديد المحطة متعدد المحطة- لتعميق الورقة تدريجياً ، مع كل عمق امتداد يتم التحكم فيه عند 5-10 مم. بعد 3-5 تمتد ، يتم تحقيق عمق الصدفة المطلوب.

أثناء عملية التمدد ، هناك ثلاثة معلمات مفاتيح لا يمكن ضبطها بشكل غير صحيح: يجب الحفاظ على سرعة التمدد في 5- 10 مم/ثانية. بسرعة كبيرة يمكن أن تسبب تمزيق المواد ، في حين أن بطيئة للغاية تؤدي إلى ضعف الكفاءة. يجب ضبط فجوة الموت عند 1.1-1.2 أضعاف سمك الورقة لضمان تدفق المواد السلس. يجب أيضًا تطبيق مواد التشحيم الخاصة بالليثيوم لتقليل الاحتكاك بين الموت والورقة. تحدد هذه التفاصيل مباشرة توحيد سمك جدار الصدفة (يجب أن يكون التسامح ضمن ± 5 ٪).

(3) تجميع الخلايا: "المواجهة التكنولوجية" من التصفيح والتعرج

بعد تشكيل shell ، يجب تثبيت "المكون الأساسي" -. يجب تثبيت خلية البطارية -. تستخدم هذه الخطوة عمليتين رئيسيتين: التصفيح واللف ، كل منها مصمم خصيصًا لمتطلبات الأداء المختلفة.

التصفيح:"الاختيار الرائع" للمنتجات النهائية-
تشبه عملية التصفيح تكديس أوراق اللعب ، وتكديس الطبقة الأقطاب والفواصل الإيجابية والسلبية بالطبقة بالترتيب "Exival Electrode - فاصل - سلبي القطب -." توفر هذه العملية مزايا مثل بنية الخلية الأكثر انتظامًا ، وتقليل الإجهاد الداخلي ، وعمر دورة أطول (ما يصل إلى 2000 دورة أو أكثر). تبلغ كثافة الطاقة 5 ٪ - 10 ٪ من عملية اللف ، مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع في البطاريات الرقمية العالية- وبطاريات الحالة الصلبة.

ومع ذلك ، يتطلب التصفيح دقة عالية للغاية: يلزم نظام محاذاة الرؤية لضمان أن الانحراف الموضعي لكل قطب لا يتجاوز 50μm (أي ما يعادل نصف شعر بشري). خلاف ذلك ، سيكون التوزيع الحالي غير متساوٍ ، مما يؤثر على أداء البطارية. في الوقت الحالي ، يمكن لآلات التصفيح السريعة الأكثر تقدماً - تكديس ما يصل إلى 300 خلية في الدقيقة ، أي ما يعادل خمس خلايا في الثانية.

Acey - ssm - cآلة تكديس البطاريةيمكن تطبيقها على عملية تكديس ليثيوم - قطع قطب البطارية أيون. يتم الانتهاء من عملية تحميل الأفلام اليدوي ، وتصحيح وضع قطعة القطب اللاحقة والتصفيح تلقائيًا ، والذي يتمتع بخصائص كفاءة التصفيح العالية ودقة عالية.

لف:"ملك السرعة" لكفاءة الإنتاج الضخم
تشبه عملية اللف من ورق التواليت المتداول: يتم لف صفائح الإلكترود والفاصل في خلية أسطوانية ، ثم يتم وضعها في غلاف مستطيل لتشكيلها. أكبر ميزة هي كفاءة إنتاج عالية. يمكن أن ينتج خط إنتاج واحد ما يصل إلى 100000 خلية يوميًا ، مما يجعله مثاليًا لإنتاج حجم بطاريات الطاقة الكهربائية الكبيرة-.

جوهر اللف هو التحكم في "التوتر": يجب الحفاظ على التوتر بين 10 - 20n. يمكن أن يسبب التوتر غير المتكافئ تشوه الخلايا ، وتجاعيد الفاصل ، وحتى الدوائر القصيرة. لذلك ، تم تجهيز آلات اللف الراقية بنظام تعويض توتر ديناميكي لضمان عدم أن تقلبات التوتر لا تتجاوز ± 1n. كما يراقب اكتشاف الأشعة تحت الحمراء محاذاة القطب في الوقت الفعلي (انحراف الحافة أقل من أو يساوي ± 100μm).

Acey - swm - pآلة لف البطاريةيمكن تطبيقها على عملية متعرج للبطاريات المربعة. تم تصميم الجهاز لتغذية مواد لفة فيلم العزل ، وتغذية قطعة القطعة ، وتغذية الفيلم اليدوي ، وسحب الأفلام التلقائية ، وإدخال دبوس ولف. تعتمد الإبرة المتعرجة زوجًا شبه منحرف - لتصميم مجموعة المكونات- ، ويمكن ضبط عرض خلية اللف داخل نطاق معين.

(4) لحام الختم: بناء "خط أمان" صلب
بعد تثبيت خلية البطارية في الغلاف ، يجب تثبيت الغطاء العلوي وختمه مع اللحام. هذه خطوة حرجة لمنع تسرب المنحل بالكهرباء وعزل الشوائب الخارجية. حاليا ، هناك نوعان من تقنيات اللحام السائدة: لحام الليزر واللحام المقاومة.

لحام الليزر: سيد الدقة الختم

يشبه اللحام بالليزر بدقة حساسة ، باستخدام الليزر النبضي 50- 100W لإنشاء لحام عريض 0.3- 0.5 ملم عند المفصل بين السكن والغطاء العلوي-سماكة الشعر البشري. تحتوي طريقة اللحام هذه على منطقة صغيرة متأثرة بالحرارة ، مما يمنع الأضرار التي لحقت بخلايا البطارية الداخلية. كما يوفر ختمًا استثنائيًا ، مع كاشف تسرب الهيليوم الذي يقيس معدل التسرب إلى أقل من أو يساوي 1 × 10⁻⁹MBAR ・ L/S (أي ما يعادل أقل من 1 قطرة من التسرب سنويًا).

لحام المقاومة: مفتاح الكفاءة للإنتاج الضخم

لحام المقاومة هو طريقة "بندقية اللحام السريعة". تطبق الأقطاب الكهربائية ضغط 50 - 100n وتيار 5 - 10ka ، باستخدام الحرارة التي تم إنشاؤها بواسطة التيار لذوبان الأجزاء الملحومة وتضميدها. إن سرعة اللحام العالية (0.1-0.3 ثانية فقط لكل نقطة) تجعلها مناسبة للإنتاج الضخم للمباني الكبيرة الحجم. ومع ذلك ، فإنه يتطلب تيارًا صارمًا للتحكم في شكل الموجة الحالي يمكن أن يحرق بسهولة من خلال السكن ، في حين أن القليل من التيار يمكن أن يؤدي إلى اللحامات الباردة.

4. المعدات الرئيسية: "الدعم المتشددين" لخطوط الإنتاج الآلية

يعتمد التصنيع الدقيق للمطبوعات المربعة على سلسلة من المعدات النهائية العالية-. تعمل هذه الأجهزة كـ "اليدين والقدمين" لخط الإنتاج ، مما يضمن دقة وكفاءة كل عملية.

(1) معدات صب: "أسياد العفن" التي تشكل العلب

جهاز ختم المؤازرة: مزود بمستشعر إزاحة بدقة 0.001 مم ، يراقب ضغط الختم والموضع في الوقت الفعلي ، مع تحقيق التحكم في حلقة مغلقة- - مثل "حرفي بعيون" ، مما يضمن الأزهار الدقيقة لكل سكن.

Multi - آلة تمديد المحطة: مدمجة مع نظام التحميل والتفريغ التلقائي الآلي ، فإن دورة التمدد لكل محطة أقل من أو تساوي 5 ثوانٍ ، مما يحسن الكفاءة بأكثر من 30 ٪ مقارنةً بالتحميل اليدوي والتفريغ ، مع القضاء أيضًا على الأخطاء الناجمة عن العملية اليدوية.

(2) معدات التجميع: بناء "أداة تجميع رئيسية" لخلايا البطارية

جهاز تكديس السرعة العالي -: مدفوعًا بمحرك خطي ، يحقق دقة تحديد موقع ± 25μm وتصحيح انحرافات ورقة الإلكترود تلقائيًا أثناء التراص لضمان تكديس أنيق.

عالي - آلة للاطوت الدقة: مناسبة لألواح الإلكترود بعرض 50-300 مم ، فإنه يستخدم محركًا مضاعفًا للتحكم في سرعة اللف ويتم تجهيزه بنظام الكشف عن عيوب القطب الذي يوقف الجهاز تلقائيًا إذا تم اكتشاف الخدوش أو الضرر.

(3) معدات التفتيش: جودة الحماية

• تنسيق آلة القياس: تفقد أبعاد السكن بالكامل ، بما في ذلك الطول والعرض والارتفاع (التسامح ± 0.1 مم) ، وتوحيد سماكة الجدار (أقل من أو يساوي 5 ٪) ، مما يضمن كل السكن متطلبات التجميع.
• X - فحص الشعاع: يخترق السكن لرؤية مجموعة خلايا البطارية الداخلية بوضوح ، وفحص محاذاة القطب (مطلوب أكبر من أو يساوي 99 ٪) وتلف الحجاب الحاجز لمنع مخاطر الدائرة القصيرة الداخلية.
• آلة اختبار الضغط: تطبيق ضغط 100-500N على السكن ، وفحص التشوه إلى أقل من أو يساوي 0.5 ملم ، مما يضمن الحماية ضد التصادمات والسحق.

5. مراقبة الجودة: "شبكة الحماية" طوال العملية بأكملها

لا تتطلب سلامة بطارية الليثيوم أي حل وسط. لذلك ، فإن تصنيع العلب المربعة يخضع لمراقبة شاملة للجودة من المواد الخام إلى المنتج النهائي ، مع إنشاء نقاط تفتيش في كل مرحلة.

(1) فحص المواد الخام: تراقب عن كثب "الدخول"

عندما تدخل المواد الخام إلى المصنع ، يجب اختبار سبائك الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ للتكوين (مثل محتوى المنغنيز والنيكل) ، والخصائص الميكانيكية (قوة الشد والليونة) ، وسلاسة السطح. إذا كان للمواد الخام عيوب ، حتى المعالجة الأكثر تطوراً لا يمكن تصحيحها.

(2) التحكم في العملية: مراقبة كل خطوة

• معايرة الموت: يتم معايرة ختم وفاة الرسم كل أربع ساعات لمنع ارتداء التآكل والانحرافات الأبعاد في السكن.
• أولاً - فحص الجزء: قبل كل تحول إنتاج ، يخضع أول منتج نهائي لفحص شامل لأبعاده ومظهره وختمه. يمكن وضع المنتجات المؤهلة فقط في الإنتاج الضخم.
• تفتيش الدوريات: اختار مفتشو الجودة عشوائيًا 10 منتجات لاختبار كل ساعة لتحديد تقلبات العملية على الفور.

(3) اختبار المنتج النهائي: تعزيز "تمريرة المصنع"

• قبل مغادرة المصنع ، يجب أن تخضع المنتجات النهائية لسلسلة من الاختبارات الصارمة:
• اختبار الإسقاط: انخفاض مجاني من ارتفاع 1.5 متر على أرضية من الخشب الصلب ، مع عدم وجود ضرر للسكن وتقلب أداء الخلية أقل من أو يساوي 5 ٪ ؛
• اختبار تخزين درجة الحرارة العالية -: التخزين في 60 درجة لمدة 72 ساعة ، مع عدم وجود انتفاخ أو تسرب في السكن وتغيير في الموصلية الكهربائية أقل من أو تساوي 3 ٪ ؛
• اختبار حياة الدورة: 1000 دورة في 1C شحن وظروف التفريغ ، مع معدل الاحتفاظ بالسعة أكبر من أو يساوي 85 ٪. تتم الموافقة فقط على العلب التي تجتاز كل هذه الاختبارات للاستخدام.

الاتصال الآن