1 Kare Kabuk Pil Hücre Yapısal Bileşenlerine Genel Bakış
Kare kabuk pil hücresi yapısal bileşenleri lityum pillerde önemli bir rol oynar. Esas olarak enerji iletilmesinde, elektrolit taşımada, güvenliği korumada, pilleri sabitleme ve destekleme ve dekoratif görünümde rol oynar. Lityum pillerin güvenliği, sızdırmazlığı ve enerji verimliliği üzerinde doğrudan bir etkisi vardır.
Pazar payı perspektifinden bakıldığında, ilgili verilere göre, Çin'in lityum pil yapısal bileşenlerinin pazar büyüklüğü, 2024'te 52.6 milyar yuan'a ulaşacak, bu da yıllık%86. Bunlar arasında, kare pil yapısal bileşenleri uzun zamandır yapısal bileşenlerin ana pazar payını işgal ederek%90.7, silindirik pil yapısal bileşenleri sadece%9.3'ü oluşturur. Bunun nedeni, esas olarak Çin'in yeni enerji araç pazarının ulusal politikalardan güçlü bir desteği ile hızlı bir şekilde geliştirilmesinden kaynaklanıyor ve bu da üretim kapasitesinde önemli bir artış ve güç pil işletmeleri sırası başına pil sayısına neden oluyor. Kare piller bu büyük ölçekli üretim talebi için daha uygundur.
Kare kabuk pil hücrelerinin yapısal bileşenleri genellikle bir kabuk ve bir kapak plakasından oluşur. Kabuğun üretimi nispeten basittir, esas olarak sürekli germe teknolojisi kullanılarak, genellikle çelik veya alüminyum kabuklar kullanılarak, yüksek yapısal mukavemet ve mekanik yüklere dayanma güçlü bir yeteneği ile. Kapak plakasının üretim işlemi karmaşıklığı genellikle kabuğunkinden çok daha yüksektir ve ana işlevleri, sabitleme/sızdırmazlık fonksiyonu, akım iletim fonksiyonu, basınç tahliye fonksiyonu, sigorta koruma fonksiyonu ve elektrik korozyon fonksiyonunu azaltmayı içerir. Örneğin, üst kapağı alüminyum kabuğa kaynaklayan lazer, çıplak pil hücrelerini sarmak ve sabitlemek ve bir sızdırmazlık etkisi elde etmek; Üst kapak direği, adaptör parçası ve pil hücre kulağı, pil hücresi şarjının ve boşaltma akımının iletkenliğini sağlamak için kaynak yapılır; Pil bir anormallik yaşadığında ve iç hava basıncı arttığında, üst kapaktaki patlamaya dayanıklı valf basıncı serbest bırakmak ve patlama riskini azaltmak için açılacaktır.
Kare kabuk pil hücresi yapısal bileşenleri, lityum pillerde vazgeçilmez ve önemli bir rol oynar ve pazar beklentileri yeni enerji araçlarının ve enerji depolama pazarlarının geliştirilmesi ile giderek daha geniştir.
Yapısal bileşenlerin 2 türü ve işlevleri
(1) Kabuk
Kabuk, kare kabuk pil hücre yapısının önemli bir bileşeni olarak, ısıyı sabitlemede, korumada, sızdırmazlıkta ve dağıtmada önemli bir rol oynar. Kabuk, pil hücresi içindeki aktif maddeler ile tüm yaşam döngüsü boyunca dış ortam arasında bir bariyer görevi görür, dahili elektrokimyasal sistemi sabitler ve pil hücresinin çeşitli ortamlarda kararlı yapısını sağlar. Koruma açısından, kabuk, dış etkilerin pil hücrelerine zarar vermesini önlemek için belirli mekanik yüklere dayanabilir. Sızdırmazlık işlevi, elektrolitin sızmamasını ve pilin normal çalışma durumunu korumasını sağlar. Aynı zamanda, kabuk aynı zamanda ısının dağılmasına, pilin çalışması sırasında üretilen ısıyı dağıtmaya ve pilin güvenlik ve servis ömrünü iyileştirmeye yardımcı olabilir.
Kabuğun üretim süreci esas olarak hammaddelerin kesilmesini, hassas sürekli derin çizim, kesme, temizlik, kurutma ve testleri içerir. Bunlar arasında, hassas sürekli germe teknolojisi kabuk üretiminde zorluktur. Bu işlemde, duvar kalınlığının tekdüzeliğini sağlamak ve kırığı önlemek gerekir. Geleneksel bir kerelik damgalama oluşturma ile karşılaştırıldığında, hassas sürekli germe daha zordur ve temel bariyerleri kalıplarda ve germe ekipmanlarında yatar. Yüksek kaliteli kalıplar ve gelişmiş germe ekipmanı, kabuğun boyutsal doğruluğunu ve performans stabilitesini sağlayabilir.
(2) Kapak plakası
Kapak plakası, bağlantı, izolasyon, sızdırmazlık ve patlamayı önleme gibi fonksiyonlarla kare kabuk pil hücrelerinin yapısal bileşenlerinde önemli bir rol oynar.
Çelik kapak kapak plakasının üstünde bulunur ve yüksek mukavemete sahiptir. Dış kuvvetlere maruz kaldığında kolayca deforme olmaz ve patlamaya dayanıklı alüminyum tabakanın korunmasında rol oynar. Aynı zamanda piller arasındaki paket bağlantısının bir bileşenidir. Sızdırmazlık halkası, kapak plakasının en dış kenarında bulunur, kompozit kapağın içindeki metal parçaları pil çelik kabuğundan izole eder, pildeki dahili kısa devreleri önlemek için yalıtım sağlar ve ayrıca pil kapandıktan sonra bir conta görevi görür. Patlama geçirmez bileşenler esas olarak pil aşırı yükü durumunda, pilin yüksek iç basıncının neden olduğu patlamaları önlemek için güç ve basınç tahliyesi için kullanılır. İzolasyon halkaları, patlamaya dayanıklı alüminyum tabakalar ve alüminyum tabakaları birbirine bağlar. Bunlar arasında, patlamaya dayanıklı alüminyum tabakası, kapak plakasının ortasında bulunur ve devre bağlantısı kesme ve salım için kritik basıncı belirleyen çekirdek bileşendir. Pilin iç basıncı belirli bir değere ulaştığında, otomatik olarak patlar ve basıncı serbest bırakır ve pil kullanımının güvenliğini sağlar; Bağlantı alüminyum tabakası, kapak plakasının altında bulunur ve lazer kaynağı yoluyla patlamaya dayanıklı alüminyum tabakasına bağlanır. Pil tehlikeli bir durumdayken, patlamaya dayanıklı alüminyum tabakasından bağlantısı kesilir; İzolasyon halkası, alüminyum tabaka ile patlamaya dayanıklı alüminyum tabaka arasındaki bağlantıda bulunur ve izolasyon ve yalıtımda rol oynar.
Kapak plakalarının üretim süreci, esas olarak damgalama ve enjeksiyon kalıplama, bileşen denetimi, tutkal kaplama, asfalt daldırma, kenar şekillendirme, nokta kaynağı, bileşen montajı, nokta kaynağı, bitmiş ürün düzeneği, muayene ve depolama dahil olmak üzere kabuklardan daha karmaşıktır. Test işlemi patlamaya dayanıklı basınç testi, helyum sızdırmazlık testi, iç direnç testi ve direnç testini içerir. Üretim işlemindeki daha zor bağlantılar, çelik kapak damgası, patlamaya dayanıklı alüminyum tabaka damgası, alüminyum tabaka damgası, sızdırmazlık halka damgası, izolasyon halka damgası, kutup kurulumu sırasında sürtünme kaynağı, montaj sırasında lazer kaynağı, vb.
(3) Pil Modülü Bağlantı Parçası
Pil modülü bağlantısı, güç pil modülünde önemli bir bağlantı rolü oynar. Çoğunlukla çok katmanlı kompozit malzemelerin yöntemini benimser, burada bir malzeme tabakası, kaynak performansını sağlamak için konektör ve kutup arasındaki bağlantı katmanıdır. Birden fazla malzeme katmanı istiflenerek, bağlantı parçasının iletkenliği sağlanabilir. Bağlantı kartı substratı, güç pil çekirdeğinin genişlemesinin neden olduğu yer değiştirmeyi telafi etmek ve düşük mukavemetli arayüz üzerindeki etkiyi azaltmak için esnek bir alan oluşturabilen birden fazla folyo katmanı istiflenerek işlenir ve oluşturulur. Güç pil modüllerinin konektörleri genellikle dikdörtgen, trapezoidal, üçgen, platform şeklindeki vb. Kaynak sırasında, yüzey yüksek sıcaklıklarda oksidasyon ve renk değişikliğine eğilimlidir ve ürünün yüzey kaplamasına zarar vermeden parlatma ve temizlik gereklidir.
3 Tasarım Vaka Analizi
(1) Yeni patlama geçirmez valf tasarımı
Yeni bir kare kabuk pil hücresi yapısında, patlamaya dayanıklı valf, pozitif ve negatif kutupların karşı tarafına yerleştirilir ve zemine bakar, bu da birçok avantaj getirir. İlk olarak, bu düzen yoluyla, pil hücresinin üst kısmında patlamaya dayanıklı alanı ayırmaya gerek yoktur ve pil hücre gövdesinin iç boşluğunu büyük ölçüde tasarruf eder. İlgili araştırma verilerine göre, bu tasarım hacimsel enerji yoğunluğunu artırabilir. İkincisi, pratik uygulamalarda, ürün yüksek sıcaklık nedeniyle kontrolü kaybederse, patlamaya dayanıklı valfin patlaması sürücü kabini ve kabin personeline zarar vermez ve kişisel tehlikeleri etkili bir şekilde ortadan kaldırır.
Örneğin, yeni enerji araçlarının pratik uygulamalarında, bu yeni kare kabuk pil hücre yapısı, sürücüler ve yolcular için daha yüksek güvenlik garantileri sağlayabilir.
(2) Entegre Tasarım
Kare kabuk pil hücre yapıları için bazı üretim yöntemlerinde, sıvı soğutmalı plakalar, baralar ve örnekleme kablo demetleri entegre bir şekilde tasarlanmıştır. Bu tasarımın önemli avantajları vardır. Bir yandan, sıvı soğutulmuş plakalar pil hücrelerinin sıcaklığını hızlı bir şekilde azaltabilir, böylece uygun bir sıcaklık aralığında çalıştıklarını, böylece performans ve servis ömrünü iyileştirebilir. Örneğin, gerçek testlerde, entegre sıvı soğutmalı plakalar kullanan kare kabuk hücreleri, sürekli yüksek yük çalışması altında geleneksel tasarımlara kıyasla sıcaklıklarını düşürebilir. Öte yandan, entegre tasarım bileşen sayısını azaltır, kurulum süreçlerini basitleştirir ve üretim verimliliğini artırır. Bu arada, entegre tasarım da genel maliyetleri azaltabilir ve ürünlerin pazar rekabet gücünü artırabilir.
(3) Tam kutuplu kulak montaj yapısı
Tam kutuplu kulak kare kabuğu pil hücre yapısındaki kart yay tasarımı benzersiz ve ustaca. Kart yayı birinci düz plaka ve ikinci bir düz plakadan oluşur ve elastik metal malzemeden yapılmış V şeklinde bir yapıya sahiptir. Bu tasarımın kutup kulağını ve kapak plakasını bağlamada önemli avantajları vardır. Birincisi, elastik V şekilli kart yayı, her iki tarafı da kapak plakasına ve kutup kulak yüzeyine bastırmak için kendi ribaund gücünü kullanır ve elektrik bağlantısı amacına ulaşır. Elastik kuvvetin etkisi, arayüzler arasındaki temas iletkenliğini geliştirmeye daha elverişlidir. Elastik kuvvet var olduğu sürece, bu iletkenlik vardır, bu nedenle kaynak bağlantısı önlenebilir ve montajın zorluğunu azaltır. İkincisi, kart yayının iletken kesit alanı, geleneksel adaptörlerin ve kaynak noktalarının bağlantısına kıyasla daha büyük olan birinci plaka ile ikinci plaka arasındaki bağlantının kesitsel alanına bağlıdır.
(4) Sabit yapı tasarımı
Kare kabuk pil hücreleri için sabit yapı ve pil modülü muhafazaları için üretim yöntemi yüksek pratik değere sahiptir. Bu tasarım, pil şasisi, pil üst sabitleme kapağı ve paketleme kayışının bir kombinasyonunu içerir. Pil şasisi, kare kabuklu pil hücresinin alt kısmı ile uyumlu olan kare kabuk pil hücresinin altını sıkıca sıkıştırabilen bir ilk pil sabitleme yuvası ile donatılmıştır. Pilin üst sabitleme kapağı, kare kabuk pil hücresinin üstünü sıkıca kenetleyen kare kabuk pil hücresinin üstü ile uyumlu olan ikinci bir pil sabitleme oluğu ile donatılmıştır. Son olarak, ambalaj bandı pil şasisine ve pilin üst sabitleme kapağına yerleştirilir ve tek bir pil paketi sabitleme yapısı oluşturur. Buna ek olarak, pil modülü kutusu kayma önleme bileşenleri ve üst bölüm sabitleme plakası ile donatılmıştır. Kayma önleme bileşeni, pil modülü muhafazasının her iki tarafında bulunan ve pil modülü muhafazasının altında bulunan ve her pil paketinin sabit yapısını sınırlayabilen ve çalkalanmasını önleyebilen kaburgaları sınırlayan kaburgaları içerir. Üst bölüm sabitleme plakası, birkaç pil paketi sabitleme yapısının üstünde bir sıkıştırma ve fiksasyon oluşturabilen pil modülü kutusunun dış kabuğuna bağlanabilir ve bağlanabilir. Bu tasarım, kare kabuk pil hücrelerinin sabit güvenliğini artırır ve enerji depolama pil kutularının uygulanması için güvenilir garanti sağlar.
4 Tasarım Noktalarının Özeti
Kare kabuk pil hücresi yapısal bileşenlerinin tasarımı, lityum pillerin güvenliğini ve performansını iyileştirmede önemli bir rol oynayan birçok anahtar nokta gerektirir.
(1) Enjeksiyon limanının sızdırmazlığı tasarımı
Enjeksiyon bağlantı noktasının sızdırmazlığı tasarımı doğrudan pilin güvenlik ve servis ömrü ile ilişkilidir. Catl tarafından tasarlanan enjeksiyon portu sızdırmazlık çivisi, enjeksiyon deliği ile temasta parazit sığdıran metal bir parça ve kauçuk bir parçadan oluşur. Enjeksiyon deliğinin bir girintisi vardır ve sızdırmazlık çivisinin kauçuk kısmında girinti ile uğraşabilecek bir çıkıntı vardır. Bu tasarım, montajı düşük sıcaklıklarda soğutabilir, metal çapakların ve parçacıkların üretilmesini etkili bir şekilde önleyebilir ve enjeksiyon deliğinin güvenilir bir şekilde sızdırmasına ulaşabilir. Aynı zamanda, kauçuk kısım metal çapakların ve parçacıkların pil kasasına düşmesini önleyerek pilin güvenlik performansını sağlayabilir. Lazer kaynağına ihtiyaç duymadan mekanik bir mühür yapısının benimsenmesi, işlem basittir ve maliyetleri önemli ölçüde azaltabilir.
(2) Pozitif ve negatif kutup tasarımı
Pozitif kutup genellikle alüminyum kutuptan yapılır ve negatif kutup, esas olarak mevcut iletimde rol oynayan bakır alüminyum kompozit kutuptan yapılmıştır. Pilde, üst kapak direği, adaptör parçası ve hücre kulağı, hücrenin şarj ve boşaltma akımının sürekliliğini sağlamak için kaynaklanır ve bağlanır; Modülde, üst kapak kutbu lazer kaynaklıdır ve bir seri/paralel bağlantı oluşturmak için bara ile cıvatalanır. Ek olarak, doğrudan alüminyum kabuğunu ve pozitif kutupun bağlanması, ikisi arasındaki potansiyel farkı ortadan kaldırabilir ve alüminyum kabuğun korozyonunu önleyebilir.
(3) Pozitif kutup sütununun direncini arttırın
Pozitif elektrot ve alüminyum kabuk arasındaki direnç, miliohm seviyesinde çok küçüktür. Pilde kısa bir devre meydana geldiğinde, devre akımı yüksektir, bu da kolayca ateşlemeye neden olabilir ve pil ateşine yol açabilir ve önemli bir güvenlik tehlikesi oluşturur. Şu anda, alüminyum kabuğun üst kapağı ile alüminyum kabuk ve pozitif kutup arasındaki iletkenlik direncini arttırmak için genellikle alüminyum kabuğun üst kapağı ile pilin pozitif kutbu arasına iletken plastik veya silikon karbür eklenir. Ningde Times ayrıca, güç bataryasında harici bir kısa devre meydana geldiğinde pilin iç enerjisini hızlı bir şekilde tüketmek için sıcaklıkla değişen dirençinin karakteristiğini kullanan pozitif kutup ve üst kapak sayfası arasında bir PTC termistörü tasarladı ve direktör üzerindeki aşırı ısının neden olduğu termal şoktan kaçındı. Sadece küçük dirençlerin problemini kolayca eritmekle kalmaz, aynı zamanda yüksek sıcaklığın neden olduğu pil ateşleme veya direnç erimesi probleminden de kaçınır.
(4) Patlamaya dayanıklı ve çevirme plakalarının tasarımı
Genel olarak, lityum demir fosfat pillerinin üst kapağı tek bir patlamaya dayanıklı valf tasarımı benimser ve patlamaya dayanıklı valfin açılış basıncı genellikle 0. 4 ~ 0. 8mpa'dır. İç basınç, patlamaya dayanıklı valfin açılış basıncını arttırdığında ve aştığında, patlamaya dayanıklı valf çentikten kopar ve basınç tahliye için açık olacaktır. Patlamaya dayanıklı valflerin kullanılmasına ek olarak, üçlü sistem pilleri de SSD flip plakalarının bir kombinasyon tasarımına sahiptir. Patlamaya dayanıklı valfin açılış basıncı ve SSD'nin dönme basıncı genellikle {{1 0}}. Pilin iç basıncı SSD çevirme basıncına arttığında, çevirme parçası artar ve akımı hızla keser. Aynı zamanda, alüminyum bağlantı parçası sigortası erir, üst kapağın pozitif ve negatif kutuplarının doğrudan kısa devre olmasına neden olur ve akımı hızlı bir şekilde keser.
Kare kabuk pil hücresi yapısal bileşenlerinin tasarım noktaları arasında enjeksiyon portunun sızdırmazlığı, pozitif ve negatif kutup kolonlarının tasarımı, pozitif kutup kolonunun direncinin arttırılması ve patlamaya dayanıklı ve çevirme plakalarının tasarımını içerir. Bu tasarım öğeleri, lityum pillerin güvenliğini ve performansını artırmak için birlikte çalışır.