Série de processos de fabricação PACK: O novo processo de fabricação e moldagem de tampas de baterias de energia

Em novos sistemas de energia, a estrutura do alojamento da bateria não apenas fornece suporte estrutural, mas também precisa atender aos requisitos de vedação, resistência à corrosão, resistência ao impacto e segurança térmica. Como um componente estrutural crucial da bateria, o processo de fabricação da tampa impacta diretamente a confiabilidade geral, o controle de peso e o custo de fabricação. Atualmente, os métodos comuns de fabricação de tampas de baterias na indústria incluem principalmente dobra de chapas metálicas, estampagem e moldagem de materiais compósitos. Diferentes processos têm características próprias em termos de resistência estrutural, eficiência de produção, leveza e custo de fabricação, e são selecionados com base em modelos específicos de veículos e requisitos de projeto de sistemas de bateria. Em sistemas modernos de baterias de energia, a estrutura da tampa é normalmente projetada em conjunto com o conjunto de baterias com caixa de alumínio ou uma caixa estruturada integrada para alcançar um equilíbrio entre alta resistência e leveza.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Em primeiro lugar, a dobra de chapa metálica é um método comumente usado na fabricação de tampas de baterias de energia. O processamento de chapas metálicas é normalmente usado para chapas metálicas com espessura inferior a 6 mm, e a estrutura é formada por processos de trabalho a frio, como cisalhamento, puncionamento, dobra, soldagem e rebitagem. As tampas das baterias normalmente são feitas de liga de alumínio ou chapa de aço laminada a frio. A estrutura básica é formada por flexão, seguida de soldagem completa das juntas usando soldagem a laser e, em seguida, revestimentos superficiais anti-corrosivos e isolantes. Os materiais comuns incluem chapas laminadas a frio SPCC-e ligas de alumínio da série-5. O processamento de chapas metálicas oferece vantagens como investimento relativamente baixo em equipamentos, alta eficiência de produção e ajustes estruturais flexíveis, tornando-o altamente valioso em sistemas de baterias com produção de pequenos lotes ou iterações frequentes de projeto estrutural. No projeto do sistema de bateria, esse tipo de estrutura geralmente forma a estrutura geral da bateria junto com a caixa de alumínio da bateria ou estrutura do módulo para garantir um layout razoável de rigidez estrutural e espaço de gerenciamento térmico.

 

Como as tampas das baterias são normalmente grandes, para garantir a resistência estrutural e evitar o acúmulo de água superficial, as estruturas de chapa metálica geralmente exigem a adição de nervuras de reforço à superfície da chapa metálica. Estas nervuras não só melhoram a rigidez geral, mas também mantêm a estabilidade estrutural sob choque térmico ou ambientes de vibração. Essa abordagem de projeto é particularmente importante em novos sistemas de energia, pois os sistemas de baterias precisam suportar cargas mecânicas e ciclos térmicos de longo-prazo. Enquanto isso, à medida que a densidade de energia das baterias de energia continua a aumentar, a estrutura do invólucro muitas vezes precisa atingir um maior grau de integração com a estrutura da célula, como formar um sistema de fixação modular estável com o invólucro de alumínio para uma bateria prismática de íons de lítio ou outras estruturas de invólucro da célula.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A estampagem é outro método de formação de metal amplamente utilizado na fabricação de carcaças de baterias de energia. A estampagem usa uma prensa de alta-tonelagem com moldes de precisão para formar rapidamente chapas metálicas, produzindo estruturas tri-dimensionais complexas em uma única operação. As vantagens da estampagem são alta eficiência de conformação, precisão dimensional estável e alta consistência, garantindo resistência estrutural. Os materiais de estampagem comuns incluem chapa de aço-laminada a frio DC01, chapa galvanizada e algumas ligas de alumínio-de alta resistência. Como as peças estampadas podem atingir alta precisão dimensional, elas têm uma vantagem significativa em projetos de baterias que exigem IP67 ou níveis de vedação ainda mais elevados. As estruturas formadas por estampagem são normalmente combinadas com caixas de bateria de alumínio para veículos da New Energy ou outras estruturas de alojamento de bateria para obter uma conexão estável entre a estrutura do chassi do veículo e o sistema de bateria.

 

Em comparação com o processamento tradicional de metal, a tecnologia de formação de materiais compósitos também tem sido gradualmente aplicada no campo de carcaças de baterias de energia nos últimos anos. Os materiais compósitos normalmente usam resina como material de matriz e são reforçados com fibra de carbono ou fibra de vidro para obter maior resistência específica e desempenho leve superior. As caixas de bateria compostas podem ser fabricadas usando métodos como moldagem por compressão, moldagem por injeção ou moldagem por transferência de resina, com a escolha do processo dependendo do ciclo de produção, controle de custos e complexidade estrutural. Em alguns sistemas de baterias de energia com altos requisitos de leveza, caixas de bateria compostas são frequentemente usadas em combinação com estruturas metálicas, como caixas de baterias primárias de liga de alumínio, para alcançar um equilíbrio entre resistência e peso.

 

A moldagem por transferência de resina (RTM) e a moldagem por transferência de resina de alta-pressão (HP-RTM) são processos relativamente maduros na fabricação de caixas de baterias compostas. Neste processo, o tecido de fibra seca é primeiro pré-{3}}colocado de acordo com os requisitos do projeto e a estrutura é fixada por adsorção a vácuo. Em seguida, o molde é fechado e um vácuo é criado para remover o ar. Sob alta pressão, a resina e o agente de cura são injetados na cavidade do molde, permitindo que o material fibroso seja totalmente impregnado e curado. O processo HP-RTM pode atingir uma maior fração de volume de fibra por meio de maior pressão de injeção, tornando-o adequado para estruturas de caixas de baterias mais complexas ou com nervuras de reforço. Essas estruturas leves são normalmente usadas em conjunto com caixas de células prismáticas ou estruturas de fixação de módulos em sistemas de baterias para garantir a estabilidade do arranjo das células.

 

O composto para moldagem de folhas (SMC) também é uma tecnologia comum para caixas de baterias de material compósito. O material SMC consiste em resina, fibras picadas e enchimentos e é fornecido em um molde em forma de folha para moldagem por compressão. O processo de produção envolve primeiro cortar a folha SMC, depois colocá-la e empilhá-la no molde e, finalmente, curá-la sob alta temperatura e pressão para formar a estrutura final. Esse processo apresenta alta utilização de material, boa qualidade de superfície e pós{3}}processamento simples, tornando-o adequado para produção em massa. No projeto estrutural da bateria, essas estruturas de material compósito são geralmente conectadas mecanicamente ao invólucro de alumínio da célula de lítio ou à estrutura do módulo para obter maior peso e maior resistência à corrosão.

 

A moldagem de compósitos termoplásticos reforçados com fibra longa (LFT-D) representa outro caminho de fabricação de materiais compósitos. Nesse processo, a resina e as fibras longas são primeiro fundidas-em um dispositivo de extrusão para formar uma pré-forma, que é então cortada no comprimento apropriado e colocada em um molde para moldagem por compressão aquecida. Após um certo período de retenção de pressão, o material esfria e solidifica, formando uma estrutura de material compósito com alta resistência ao impacto. O processo LFT-D oferece vantagens como alta eficiência de produção, reciclabilidade de material e excelente resistência ao impacto, e está gradualmente ganhando atenção no projeto de sistemas de baterias leves. Este tipo de estrutura é frequentemente usado em combinação com estruturas celulares, como conchas de alumínio de células prismáticas, para aumentar a resistência geral ao impacto.

 

Outra tecnologia comum de moldagem de material compósito é a moldagem pré-impregnada (PCM). Nesse processo, os materiais de fibra de resina pré-impregnados são dispostos de acordo com os requisitos estruturais, e as bolhas de ar são removidas por meio de encapsulamento a vácuo, seguido de cura-de longo prazo em uma prensa quente. A estrutura composta curada requer usinagem CNC para corte de bordas e tratamento de proteção de superfície. A tecnologia PCM apresenta alta resistência estrutural, boa resistência à corrosão e excelente estabilidade dimensional, tornando-a adequada para estruturas de sistemas de baterias de energia com altos requisitos de confiabilidade. No projeto de baterias, essa solução leve é ​​frequentemente usada em conjunto com invólucros de células metálicas, como invólucros de alumínio para células de baterias de íons de lítio.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

No geral, a tendência de desenvolvimento da tecnologia de fabricação de tampas de caixas de baterias se concentra principalmente em três direções: redução de peso estrutural, maior eficiência de fabricação e maior integração de sistemas. Os processos de estampagem de metais e chapas metálicas ainda apresentam vantagens significativas no controle de custos e na fabricação em grande-escala, enquanto os processos de materiais compósitos têm maior potencial em termos de leveza e desempenho estrutural. À medida que a densidade de energia das baterias de energia continua a aumentar, o design integrado entre a estrutura da caixa e a estrutura da célula será ainda mais fortalecido. Por exemplo, formará um sistema de fixação mais forte com invólucros de alumínio para células de fosfato de ferro-lítio ou outros invólucros de células quadradas para garantir a segurança e confiabilidade do sistema de bateria sob condições operacionais complexas.

 

Na estrutura geral de um sistema de bateria de energia, a estrutura da caixa é tão importante quanto o invólucro da célula. Um invólucro de célula de alta{1}}qualidade não precisa apenas de bom desempenho de vedação e resistência mecânica, mas também precisa atender aos requisitos de soldagem, vedação e estabilidade-de longo prazo durante a fabricação da bateria. Por exemplo, componentes estruturais, como carcaças de alumínio de baterias de células de lítio, normalmente exigem estampagem profunda, estampagem de precisão e processos de usinagem CNC para garantir que a precisão dimensional e o desempenho de vedação atendam aos requisitos de projeto do sistema de bateria.

 

 

Como fabricante profissional de novos componentes estruturais para baterias de energia, nos concentramos na pesquisa, no desenvolvimento e na produção de invólucros para baterias em liga de alumínio de alta-precisão e componentes estruturais para baterias. Nossa empresa oferece soluções de produtos, incluindo carcaça de bateria de alumínio estampado profundo, carcaça de alumínio de pacote de alta-resistência e diversas especificações de carcaças de alumínio para baterias prismáticas de íon-de lítio, amplamente utilizadas em baterias de energia, sistemas de armazenamento de energia e vários novos equipamentos de energia. Contando com tecnologia madura de estampagem-profunda e um rigoroso sistema de controle de qualidade, nossos invólucros de alumínio para baterias prismáticas de-íon de lítio eInvólucros de alumínio para células de bateria de-íon de lítioatendem aos requisitos de fabricação de sistemas de baterias de alta{0}}confiabilidade, fornecendo suporte de componentes estruturais estáveis ​​e seguros para o novo setor de energia.