Mekanisme ubah bentuk dan strategi pencegahan cangkerang aluminium Bateri Litium-

Bateri Litium-, dengan kelebihan struktur biasa dan ketumpatan tenaga yang tinggi, digunakan secara meluas dalam bidang seperti kenderaan tenaga baharu. Walau bagaimanapun, ciri struktur anisotropiknya menyebabkan mereka terdedah kepada masalah ubah bentuk seperti sel cekung dan cembung disebabkan oleh daya yang tidak sekata dalam arah panjang dan lebar semasa pengeluaran, yang seterusnya menjejaskan keselamatan dan hayat perkhidmatan bateri. Kejadian masalah ubah bentuk berkait rapat dengan pelbagai aspek seperti sifat bahan, proses pembuatan, dan kawalan persekitaran dalaman Sel Bateri Kuasa. Ia adalah perlu untuk menganalisis punca dari pelbagai dimensi dan melaksanakan dasar yang disasarkan. Artikel ini menyediakan analisis-mendalam tentang punca utama ubah bentuk dalam Lifepo4 Power Cells serta langkah-langkah pencegahan dan kawalan sistem, memberikan rujukan teknikal untuk amalan pengeluaran industri.

Dalam sistem pengeluaran Bateri ion litium, kestabilan struktur cangkang Bateri Litium-berkait secara langsung dengan kebolehpercayaan produk, dan kejadian masalah ubah bentuk selalunya adalah hasil daripada kesan sinergistik berbilang faktor, seperti sifat bahan, kawalan proses dan keadaan termodinamik dalaman. Dari perspektif bahan dan dimensi struktur, pemilihan bahan cangkerang aluminium dan reka bentuk kekuatan adalah faktor asas. Jika bahan dengan kekuatan tegangan tidak mencukupi, seperti aloi aluminium 3003 digunakan, atau jika ketebalan cangkerang kurang daripada 0.6mm, ia terdedah kepada ubah bentuk di bawah tekanan dalaman dan tegasan haba. Pada masa yang sama, ciri-ciri struktur kawasan kimpalan tidak boleh diabaikan. Zon terjejas-haba yang terbentuk semasa proses kimpalan akan mengalami penurunan 20-30% dalam kekuatan setempat akibat penyusunan semula kekisi, menjadi kawasan kepekatan tegasan yang terdedah kepada ubah bentuk apabila dikenakan tekanan berikutnya.

Rasionalitas proses kimpalan mempunyai kesan yang menentukan ke atas kestabilan struktur cangkerang Bateri Litium Ion untuk Sistem Suria, dan kecacatan proses merupakan pautan penting dalam mendorong ubah bentuk. Kimpalan laser, sebagai proses arus perdana, jika kawalan input haba di luar kawalan, seperti kuasa melebihi 300W atau kelajuan kimpalan di bawah 30mm/s, ia akan menyebabkan suhu tempatan jauh melebihi takat lebur aluminium pada 660 darjah , dan kolam lebur akan menjadi terlalu dalam, yang membawa kepada peningkatan mendadak dalam tekanan pengecutan penyejukan; Reka bentuk manik kimpalan yang tidak betul, seperti ketiadaan takuk pelepasan tekanan dalam kimpalan gelang berterusan dan lebar manik kimpalan kurang daripada 0.8mm, boleh mengurangkan-kapasiti galas beban kimpalan dan memburukkan lagi risiko ubah bentuk.

Tekanan dalaman bateri yang tidak normal adalah punca utama ubah bentuk termodinamik, yang juga wujud dalam sistem arus perdana seperti Bateri Lithium Ion LiFePO4. Tindak balas sampingan seperti penguraian elektrolit dan kerosakan yang tidak normal pada filem SEI di dalam sel bateri akan mempercepatkan pengeluaran gas apabila suhu melebihi 45 darjah, dan apabila tekanan dalaman melebihi 10kPa, ia akan menolak shell untuk berubah bentuk; Pada masa yang sama, kadar pengembangan elektrod negatif boleh mencapai 20-30% dalam keadaan bercas penuh. Jika jurang antara teras dan dinding dalam cangkerang melebihi 1.0mm (jurang piawai industri ialah 0.3-0.8mm), daya pengembangan tidak boleh dikekang dengan berkesan oleh cangkerang dan akan bertukar ke arah tahap kebebasan yang lebih tinggi dalam arah menegak, menyebabkan ubah bentuk plat penutup atau dinding sisi. Di samping itu, dalam pengeluaran Pek Bateri Litium Sistem Penyimpanan Tenaga Suria, jika jurang antara teras dan dinding dalaman cangkerang melebihi standard, elektrod negatif akan terlebih dahulu mengisi jurang sekeliling apabila berkembang, seterusnya menguatkan kesan ubah bentuk menegak.

Penyimpangan kawalan proses semasa proses pengeluaran juga boleh mendorong atau memburukkan lagi masalah ubah bentuk. Jika jurang antara plat penutup dan cangkerang melebihi 0.2mm semasa proses pemasangan, tegasan haba semasa kimpalan akan menimpa dengan kesan anjakan jurang, terus membawa kepada ubah bentuk; Jika darjah vakum ditetapkan terlalu rendah (di bawah -90kPa) semasa peringkat pengedap, tekanan atmosfera luaran akan bertindak secara langsung pada bahagian lemah cangkerang, menyebabkan ubah bentuk mampatan pasif.

Berdasarkan mekanisme ubah bentuk dan amalan teknikal industri di atas, sistem pencegahan dan kawalan boleh dibina daripada dimensi seperti pengoptimuman bahan, penambahbaikan proses, kawalan tekanan dalaman, dan pengukuhan proses. Dari segi pengoptimuman bahan dan struktur, idea terasnya ialah untuk menambah baik beban-kapasiti galas cengkerang, yang boleh dicapai dengan menggunakan aloi aluminium 5052 dengan peningkatan 30% dalam kekuatan tegangan, menambah 0.5- rusuk tetulang tinggi 1.0mm di kawasan penutup atas, dan meningkatkan ketebalan kulit Litium Bateri Sistem Suria I. 0.8-1.0mm. Pada masa yang sama, struktur kimpalan komposit yang menggabungkan kimpalan laser dan kimpalan ultrasonik diguna pakai untuk mengurangkan input haba satu titik dan meningkatkan kestabilan kawasan kimpalan.

Penambahbaikan proses kimpalan perlu memberi tumpuan kepada kawalan halus, menggunakan strategi kimpalan kuasa kecerunan, iaitu gabungan parameter 200W/30mm/s untuk bahagian permulaan, 250W/25mm/s untuk bahagian tengah, dan 180W untuk bahagian akhir, untuk mengawal kedalaman zon terjejas haba dalam lingkungan 0.5mm; Pada masa yang sama, optimumkan reka bentuk manik kimpalan dengan menukar manik kimpalan berterusan kepada mod kimpalan bersegmen, dengan setiap segmen adalah 5-8mm dan zon pelepas tegasan 2mm dikhaskan. Pada masa yang sama, tambahkan lebar manik kimpalan kepada 1.2mm untuk meningkatkan kapasiti galas kimpalan.

Kawalan tekanan dalaman perlu bermula dari dua aspek: pampasan pengembangan dan penindasan pengeluaran gas. Dari segi reka bentuk struktur, lapisan penimbal elastik dengan kadar mampatan melebihi 50% boleh dipasang pada bahagian dalam plat penutup Bateri Suria Litium, meninggalkan 0.5-1.0mm ruang pengembangan untuk mengurangkan kesan tekanan yang disebabkan oleh pengembangan elektrod negatif; Dari segi pengoptimuman sistem kimia, menambah 1-2% bahan tambahan pembentuk filem FEC dalam proses suntikan boleh menyekat kerosakan yang tidak normal pada filem SEI dengan berkesan, mengawal pengeluaran gas di bawah cas penuh dalam 0.5ml/Ah (dipantau dalam masa nyata melalui ujian kromatografi gas) dan mengurangkan pengumpulan tekanan dalaman daripada sumber.

Pengukuhan kawalan proses memerlukan penggunaan teknologi pintar, memperkenalkan sistem kedudukan visual dalam proses pemasangan untuk mengawal ketepatan kedudukan dalam ± 0.05mm. Pada masa yang sama, menaik taraf lekapan kimpalan kepada mod pengapit daya malar memastikan daya pengapit 20-30N dengan turun naik tidak melebihi 5%, mengurangkan risiko ubah bentuk yang disebabkan oleh sisihan pemasangan. Tambah stesen ujian tekanan dalam peringkat pemisahan kimia, yang akan secara automatik penggera apabila tekanan yang dikesan melebihi 5kPa. Pada masa yang sama, digabungkan dengan pengesanan sinar-X-kadar ubah bentuk cangkang, ambang akan dikawal dalam 0.3% untuk mencapai pengecaman awal dan kawalan masalah ubah bentuk dalam Sistem Penyimpanan Tenaga Litium-Ion Bateri.

Perlu diingatkan bahawa pencegahan ubah bentuk dan kawalan cangkang ion Litium untuk BESS adalah proses kejuruteraan yang sistematik. Parameter teknikal yang terlibat dalam artikel perlu digabungkan dengan peralatan pengeluaran tertentu, model produk dan senario aplikasi, serta dioptimumkan dan disahkan melalui eksperimen DOE sebelum pelaksanaan. Untuk produk dengan senario aplikasi khas, sepertiBateri Litium{0}}ion, adalah perlu untuk melaraskan lagi parameter pencegahan dan kawalan berdasarkan ciri suhu dan tekanan persekitaran aplikasi untuk memastikan kestabilan struktur produk sepanjang keseluruhan kitaran hayatnya. Di samping itu, pencegahan ubah bentuk dan kawalan Sel Bateri Lithium Ion Boleh Dicas Semula juga perlu mengambil kira perubahan termodinamik semasa kitaran pengecasan dan nyahcas, dan mencapai kawalan kualiti sepanjang keseluruhan proses.