ความเป็นมาและอิทธิพลของปัญหาการเสียรูปในกล่องอะลูมิเนียมของแบตเตอรี่รถยนต์

เคสอะลูมิเนียมสำหรับแบตเตอรี่ยานยนต์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น ยานพาหนะพลังงานใหม่ เนื่องจากมีกฎเกณฑ์ทางโครงสร้างและความหนาแน่นของพลังงานสูง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากลักษณะโครงสร้างแบบแอนไอโซทรอปิก จึงมีแนวโน้มที่จะเกิดปัญหาการเสียรูป เช่น ทิศทางความยาวและความกว้างไม่สม่ำเสมอในระหว่างกระบวนการผลิต ซึ่งอาจส่งผลต่อความปลอดภัยและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ การเกิดปัญหาการเสียรูปนั้นมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับหลายแง่มุม เช่น คุณสมบัติของวัสดุ กระบวนการผลิต และการควบคุมสภาพแวดล้อมภายในของชุดแบตเตอรี่กำลัง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องวิเคราะห์สาเหตุจากหลายมิติและดำเนินมาตรการป้องกันแบบกำหนดเป้าหมาย บทความนี้นำเสนอ-การวิเคราะห์เชิงลึกเกี่ยวกับสาเหตุหลักและกลยุทธ์การป้องกันอย่างเป็นระบบสำหรับการเสียรูปของโครงอะลูมิเนียมสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ โดยให้ข้อมูลอ้างอิงทางเทคนิคสำหรับแนวทางปฏิบัติด้านการผลิตในอุตสาหกรรม

ในระบบการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม- ความเสถียรของโครงสร้างตัวเรือนอลูมิเนียมของแบตเตอรี่ลิเธียมนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ และปัญหาการเสียรูปมักเป็นผลมาจากผลการทำงานร่วมกันของปัจจัยหลายประการ เช่น คุณสมบัติของวัสดุ การควบคุมกระบวนการ และสถานะทางอุณหพลศาสตร์ภายใน จากมุมมองของวัสดุและขนาดโครงสร้าง การเลือกใช้วัสดุเปลือกอลูมิเนียมและการออกแบบความแข็งแรงเป็นปัจจัยพื้นฐาน หากใช้วัสดุที่มีความต้านทานแรงดึงไม่เพียงพอ (เช่น อลูมิเนียมอัลลอยด์ 3003) หรือความหนาของเปลือกน้อยกว่า 0.6 มม. วัสดุเหล่านั้นมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการเสียรูปภายใต้แรงดันภายในและความเครียดจากความร้อน

ในเวลาเดียวกัน ไม่สามารถละเลยลักษณะโครงสร้างของพื้นที่การเชื่อมได้: โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเชื่อมจะลดความแข็งแรงในท้องถิ่นลง 20% ถึง 30% เนื่องจากการปรับโครงสร้างตาข่ายใหม่ กลายเป็นพื้นที่ความเข้มข้นของความเครียดที่มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนรูปในระหว่างความเครียดที่ตามมา ความสมเหตุสมผลของกระบวนการเชื่อมมีผลกระทบต่อเสถียรภาพของโครงสร้างเปลือก การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการหลัก หากควบคุมอินพุตความร้อนไม่ถูกต้อง (เช่น กำลังเกิน 300 วัตต์หรือความเร็วในการเชื่อมต่ำกว่า 30 มม./วินาที) อาจทำให้อุณหภูมิภายในกล่องแบตเตอรี่อะลูมิเนียมพลังงานใหม่เกินจุดหลอมเหลวของอะลูมิเนียม (660 องศา ) อย่างมาก ส่งผลให้เกิดบ่อหลอมละลายลึกและความเครียดจากการหดตัวในการทำความเย็นเพิ่มขึ้นอย่างมาก นอกจากนี้ การออกแบบขอบเชื่อมที่ไม่เหมาะสม (เช่น การไม่มีรอยบากบรรเทาความเค้นในการเชื่อมแบบวงแหวนต่อเนื่องและความกว้างของขอบเชื่อมน้อยกว่า 0.8 มม.) สามารถลด-ความสามารถในการรับน้ำหนักของแนวเชื่อม และเพิ่มความเสี่ยงของการเสียรูปอีกด้วย

แรงดันภายในที่ผิดปกติของแบตเตอรี่เป็นอีกสาเหตุหลักทางอุณหพลศาสตร์ที่ทำให้เกิดการเสียรูปในตัวเรือนแบตเตอรี่อะลูมิเนียมแบบดึงลึก เมื่ออุณหภูมิสูงเกิน 45 องศา ปฏิกิริยาข้างเคียง เช่น การสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์ และความเสียหายที่ผิดปกติต่อฟิล์ม SEI ภายในแบตเตอรี่ จะเร่งการผลิตก๊าซ เมื่อแรงดันภายในเกิน 10 kPa มันจะดันเปลือกให้เสียรูป ในเวลาเดียวกัน ในสถานะชาร์จเต็ม อัตราการขยายตัวของอิเล็กโทรดลบสามารถเข้าถึง 20% ถึง 30% หากช่องว่างระหว่างเซลล์แบตเตอรี่และผนังด้านในของเปลือกเกิน 1.0 มม. (ช่องว่างมาตรฐานอุตสาหกรรมคือ 0.3-0.8 มม.) เปลือกอะลูมิเนียมแบบชาร์จใหม่ไม่สามารถควบคุมแรงขยายตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพ และจะเปลี่ยนไปสู่ระดับอิสระที่สูงขึ้นในทิศทางแนวตั้ง ทำให้เกิดการเสียรูปของแผ่นปิดหรือผนังด้านข้าง นอกจากนี้ การเบี่ยงเบนในการควบคุมกระบวนการในระหว่างกระบวนการผลิตอาจทำให้เกิดหรือทำให้ปัญหาการเสียรูปรุนแรงขึ้น ตัวอย่างเช่น หากช่องว่างระหว่างแผ่นปิดและเปลือกเกิน 0.2 มม. ระหว่างการประกอบ ความเครียดจากความร้อนระหว่างการเชื่อมจะซ้อนทับกับเอฟเฟกต์การเคลื่อนตัวของช่องว่าง ซึ่งนำไปสู่การเสียรูปโดยตรง เมื่อระดับสุญญากาศในระหว่างขั้นตอนการปิดผนึกต่ำเกินไป (ต่ำกว่า -90 kPa) ความดันบรรยากาศภายนอกจะกระทำโดยตรงต่อส่วนที่อ่อนแอของเปลือก ทำให้เกิดความผิดปกติของการบีบอัดแบบพาสซีฟ

เพื่อตอบสนองต่อกลไกการเสียรูปข้างต้น กลยุทธ์การป้องกันควรได้รับการพัฒนาอย่างเป็นระบบตั้งแต่การเลือกวัสดุ การออกแบบโครงสร้าง กระบวนการเชื่อม และการควบคุมกระบวนการ ในแง่ของวัสดุและโครงสร้าง ควรจัดลำดับความสำคัญของวัสดุโลหะผสมอะลูมิเนียมที่มีความต้านทานแรงดึงสูงกว่า (เช่น 6063 เป็นต้น) และความหนาของตัวเรือนอะลูมิเนียม Pack ควรได้รับการออกแบบอย่างสมเหตุสมผล (แนะนำไม่น้อยกว่า 0.8 มม.) ในเวลาเดียวกัน ควรปรับช่องว่างการประกอบระหว่างเซลล์แบตเตอรี่และผนังด้านในของตัวเครื่องให้เหมาะสม โดยควบคุมอย่างเข้มงวดภายในช่วง 0.3-0.8 มม. ในแง่ของกระบวนการเชื่อม พารามิเตอร์การเชื่อมด้วยเลเซอร์ควรได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดเพื่อหลีกเลี่ยงการใช้กำลังมากเกินไปหรือความเร็วในการเชื่อมต่ำ

ในเวลาเดียวกัน การออกแบบลูกปัดเชื่อมควรได้รับการปรับให้เหมาะสม ควรเพิ่มโครงสร้างการบรรเทาความเครียดเพื่อให้แน่ใจว่าความกว้างของการเชื่อมและการเจาะอยู่ภายในช่วงที่เหมาะสม ในแง่ของการควบคุมกระบวนการ จำเป็นต้องจัดการช่องว่างการประกอบระหว่างแผ่นปิดและชุดแบตเตอรี่ที่มีตัวเครื่องอะลูมิเนียมอย่างเคร่งครัด (ไม่เกิน 0.2 มม.) อย่างเคร่งครัด และตรวจสอบให้แน่ใจว่าระดับสุญญากาศในระหว่างขั้นตอนการปิดผนึกเป็นไปตามข้อกำหนดของกระบวนการ (ไม่น้อยกว่า -90 kPa) นอกจากนี้ จำเป็นต้องเสริมสร้างการจัดการอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมการผลิต หลีกเลี่ยงไม่ให้แบตเตอรี่อยู่ในสภาพการทำงานที่สูงกว่า 45 องศาเป็นเวลานาน ลดการผลิตก๊าซปฏิกิริยาข้างเคียงจากแหล่งกำเนิด และลดความเสี่ยงของแรงดันภายในที่เพิ่มขึ้น

ข้างต้นเป็นการทบทวนกลไกการเสียรูปและกลยุทธ์การป้องกันอย่างเป็นระบบกล่องอลูมิเนียมแบตเตอรี่รถยนต์. หากคุณประสบปัญหาทางเทคนิคหรือต้องการการสนับสนุนการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการเพิ่มเติมในการผลิตจริง โปรดติดต่อเราผ่านทางแพลตฟอร์ม แล้วเราจะมอบโซลูชันระดับมืออาชีพและคำปรึกษาด้านเทคนิคให้กับคุณ