Предыстория и влияние проблем деформации в алюминиевых корпусах автомобильных аккумуляторов

Алюминиевые корпуса автомобильных аккумуляторов широко используются в таких областях, как автомобили на новых источниках энергии, благодаря своим структурным правилам и высокой плотности энергии. Однако из-за своих анизотропных структурных характеристик он подвержен проблемам деформации, таким как неравномерность по длине и ширине в процессе производства, что может повлиять на безопасность и срок службы батареи. Возникновение проблем с деформацией тесно связано с множеством аспектов, таких как свойства материалов, производственные процессы и внутренний контроль окружающей среды аккумуляторных батарей. Поэтому необходимо проанализировать причины с разных сторон и принять целенаправленные профилактические меры. В этой статье представлен углубленный анализ основных причин и стратегии систематического предотвращения деформации алюминиевого корпуса автомобилей на новых источниках энергии, а также технические рекомендации по отраслевой производственной практике.

В системе производства литий-ионных аккумуляторов стабильность конструкции алюминиевого корпуса литиевой батареи напрямую связана с надежностью продукта, а проблемы с деформацией часто являются результатом синергетического воздействия множества факторов, таких как свойства материала, управление процессом и внутренние термодинамические состояния. С точки зрения материала и конструктивных размеров основополагающими факторами являются выбор материалов алюминиевого корпуса и расчет прочности. Если используются материалы с недостаточной прочностью на разрыв (например, алюминиевый сплав 3003) или толщиной оболочки менее 0,6 мм, они склонны к деформации под внутренним давлением и термическим напряжением.

При этом нельзя игнорировать структурные особенности зоны сварки: образующаяся в процессе сварки зона термического влияния снизит местную прочность на 20–30 % за счет перестройки решетки, становясь зоной концентрации напряжений, склонной к деформации при последующих напряжениях. Рациональность процесса сварки оказывает решающее влияние на устойчивость конструкции оболочки. Лазерная сварка, как основной процесс, если погонная энергия не контролируется должным образом (например, мощность превышает 300 Вт или скорость сварки ниже 30 мм/с), это может привести к тому, что локальные температуры в корпусах алюминиевых батарей New Energy значительно превысят температуру плавления алюминия (660 градусов), что приведет к образованию глубокой ванны расплава и резкому увеличению напряжения усадки при охлаждении; Кроме того, неправильная конструкция сварного шва (например, отсутствие надрезов для снятия напряжений при непрерывной кольцевой сварке и ширина сварного валика менее 0,8 мм) может снизить -несущую способность сварного шва и еще больше усугубить риск деформации.

Аномальное внутреннее давление аккумулятора является еще одной основной термодинамической причиной деформации корпуса аккумулятора из глубокотянутого алюминия. Когда температура превышает 45 градусов, побочные реакции, такие как разложение электролита и аномальное повреждение SEI-пленки внутри аккумулятора, ускоряют выделение газа. Когда внутреннее давление превышает 10 кПа, это заставляет оболочку деформироваться. В то же время в полностью заряженном состоянии степень расширения отрицательного электрода может достигать 20–30%. Если зазор между аккумуляторным элементом и внутренней стенкой корпуса превышает 1,0 мм (отраслевой стандартный зазор составляет 0,3–0,8 мм), сила расширения не может быть эффективно ограничена алюминиевым корпусом аккумуляторной батареи и будет поворачиваться к более высоким степеням свободы в вертикальном направлении, вызывая деформацию крышки или боковой стенки. Кроме того, отклонения от контроля процесса во время производственного процесса также могут вызвать или усугубить проблемы с деформацией. Например, если при сборке зазор между крышкой и корпусом превышает 0,2 мм, термическое напряжение при сварке будет накладываться на эффект смещения зазора, непосредственно приводя к деформации; Когда степень вакуума на этапе герметизации слишком низкая (ниже -90 кПа), внешнее атмосферное давление будет напрямую воздействовать на слабые части оболочки, вызывая пассивную деформацию сжатия.

В ответ на вышеуказанный механизм деформации следует систематически разрабатывать профилактические стратегии с учетом аспектов выбора материала, проектирования конструкции, процесса сварки и управления процессом. Что касается материалов и конструкции, приоритет следует отдавать материалам из алюминиевых сплавов с более высокой прочностью на разрыв (например, 6063 и т. д.), а толщина алюминиевого корпуса Pack должна быть рассчитана разумно (рекомендуется не менее 0,8 мм). При этом монтажный зазор между аккумуляторным элементом и внутренней стенкой корпуса должен быть оптимизирован, строго контролируем в пределах 0,3-0,8 мм. Что касается процесса сварки, параметры лазерной сварки следует строго контролировать, чтобы избежать чрезмерной мощности или низкой скорости сварки.

В то же время необходимо оптимизировать конструкцию сварных валиков, добавить конструкции для снятия напряжений, чтобы гарантировать, что ширина сварного шва и проплавление находятся в разумных пределах. В части контроля технологического процесса необходимо строго соблюдать монтажный зазор между крышкой и аккумуляторным блоком с алюминиевым корпусом (не более 0,2 мм), а также обеспечивать соответствие степени вакуума на этапе герметизации технологическим требованиям (не менее -90 кПа). Кроме того, необходимо усилить контроль температуры производственной среды, избегать длительного нахождения батареи в рабочем состоянии при температуре выше 45 градусов, уменьшить образование побочного реакционного газа из источника и снизить риск повышения внутреннего давления.

Вышеизложенное представляет собой систематический обзор механизма деформации и стратегий предотвращенияАлюминиевые корпуса автомобильных аккумуляторов. Если у вас возникнут технические проблемы или вам понадобится дополнительная поддержка по оптимизации процессов на реальном производстве, свяжитесь с нами через платформу, и мы предоставим вам профессиональные решения и техническую консультацию.