A análise da indústria de componentes estruturais de baterias de íons de lítio: tendências de desenvolvimento de tecnologias de embalagens de invólucros de alumínio, células-bolsa e baterias de energia

Com o rápido crescimento dos novos mercados de veículos de energia, sistemas de armazenamento de energia, veículos elétricos de duas{0}}rodas e energia de reserva industrial, os componentes estruturais da bateria de lítio tornaram-se uma parte indispensável e crucial da cadeia da indústria de baterias de energia. Como componentes vitais de proteção mecânica e conexão elétrica do sistema de bateria, os componentes estruturais afetam diretamente o desempenho de segurança da bateria, o desempenho de vedação, o ciclo de vida e a eficiência de utilização de energia.

 

Os componentes estruturais da bateria de lítio normalmente incluem o invólucro da célula, o conjunto da tampa superior, os terminais, as abas de conexão, os conectores flexíveis e os materiais de encapsulamento da bateria. Entre eles, os componentes estruturais do invólucro de alumínio são uma das soluções mais utilizadas no campo atual de baterias de energia, amplamente aplicados em invólucros de alumínio para baterias de lítio EV, sistemas de armazenamento de energia e novos módulos de bateria de energia para veículos.
 

 

 

Os componentes estruturais da bateria de lítio referem-se a peças metálicas ou de material compósito usadas para proteger a célula, permitir a condução de corrente, fornecer suporte mecânico e oferecer proteção de segurança.

 

Com base na forma de embalagem, as baterias de lítio convencionais estão atualmente divididas em três tipos principais: baterias prismáticas, baterias cilíndricas e baterias tipo bolsa.

 

Baterias quadradas e cilíndricas normalmente usam um invólucro de metal duro, com sua estrutura central consistindo no invólucro da bateria e uma placa de cobertura. As baterias tipo bolsa, por outro lado, usam uma estrutura de encapsulamento de filme plástico-de alumínio para obter um design mais leve.

 

Para sistemas de armazenamento de energia em grande-escala, o uso de uma caixa de alumínio para baterias de lítio Powerwall melhora efetivamente a resistência mecânica e a adaptabilidade ambiental da bateria, encontrando assim ampla aplicação em armazenamento de energia residencial e comercial.

 

 

As baterias de energia armazenam uma grande quantidade de energia elétrica. Quando ocorre sobrecarga, curto-circuito ou fuga térmica, a pressão interna da célula aumenta rapidamente.

 

Os componentes estruturais não apenas protegem as células, mas também desempenham as seguintes funções principais:

 

Condução atual
Selagem celular
Liberação de pressão
Proteção contra curto-circuito
Proteção contra corrosão
Suporte mecânico

 

Especialmente em sistemas de baterias de alta tensão e novas plataformas de veículos de energia, a precisão do projeto dos componentes estruturais afeta diretamente o desempenho geral da segurança do veículo.

 

Para sistemas de energia que usam caixa de alumínio para baterias automotivas, os componentes estruturais devem atender simultaneamente a vários requisitos, incluindo alta resistência, leveza e resistência à corrosão.
 

 

 

No mercado de baterias prismáticas, os invólucros de alumínio tornaram-se a escolha principal.

 

Os materiais de alumínio são leves, possuem excelente condutividade térmica e são fáceis de processar, atendendo aos requisitos duplos de alta densidade de energia e design leve para baterias de energia.

 

As baterias modernas adotam amplamente a solução de invólucro de alumínio para células prismáticas de lítio, formando uma estrutura de invólucro completa por meio de processos de estampagem profunda, estampagem e soldagem de precisão.

 

Para os novos setores de ônibus de energia e veículos comerciais, os invólucros de alumínio para baterias LiFePO4 de ônibus elétricos EV tornaram-se uma importante direção de aplicação, com sua estrutura de alta-resistência capaz de suportar vibrações-de longo prazo e condições operacionais complexas.

 

Enquanto isso, o campo de baterias de armazenamento de energia também está adotando cada vez mais invólucros de alumínio para células de bateria de fosfato de ferro-lítio para melhorar a segurança geral e a confiabilidade dos sistemas de baterias de fosfato de ferro-lítio.

 

 

Em uma estrutura-de bateria rígida, a tampa geralmente é a parte mais avançada tecnologicamente.

Um conjunto completo de tampa da bateria normalmente inclui:

 

Terminais
Válvula-à prova de explosão
Válvula de segurança
Dispositivo de interrupção atual
Componentes de isolamento

 

Quando a pressão interna da bateria aumenta anormalmente, a estrutura-à prova de explosão pode liberar a pressão a tempo, reduzindo o risco de fuga térmica.

 

Os terminais são responsáveis ​​pela transmissão da corrente, garantindo uma conexão estável entre a célula e o circuito externo.

No projeto de grandes invólucros de alumínio para baterias LFP, a estanqueidade e a qualidade da soldagem da tampa geralmente determinam a vida útil de toda a célula.

 

 

A fabricação de carcaças de alumínio para baterias de lítio pertence ao campo típico de processamento de metal de precisão.

Os processos comuns incluem:

 

Estampagem de precisão
Desenho profundo
Soldagem a laser
Usinagem CNC de precisão
Tratamento de superfície

A tecnologia de estampagem profunda determina diretamente a precisão dimensional e a consistência da casca.

 

Para produtos de invólucro de alumínio com células prismáticas LFP, as tolerâncias dimensionais são geralmente controladas dentro de uma faixa muito pequena para garantir a estabilidade da montagem automatizada subsequente.

 

Com a melhoria dos níveis de produção automatizada, as modernas linhas de produção de componentes estruturais adotaram amplamente sistemas de inspeção inteligentes para alcançar uma fabricação de alta{0}consistência.
 

 

 

Ao contrário das baterias-duras, as baterias flexíveis-usam um filme plástico-de alumínio para encapsulamento.

 

O filme plástico-de alumínio normalmente é composto por uma camada de náilon, uma camada de folha de alumínio e uma camada de polipropileno, oferecendo boas propriedades de barreira e flexibilidade.

 

As maiores vantagens das baterias-soft pack são:

Leve, alta densidade de energia, design flexível e bom desempenho de segurança.

Portanto, eles são amplamente utilizados em produtos eletrônicos de consumo, armazenamento-de energia de ponta e em alguns novos campos de veículos de energia.

 

Para algumas aplicações leves, como produtos relacionados ao estojo de alumínio para baterias recarregáveis ​​LiFePO4 de{0}}pacote flexível, a escolha entre soluções de-pacote flexível e revestimento-de alumínio geralmente é baseada em requisitos específicos.

 

 

As baterias quadradas oferecem vantagens como estrutura compacta, alta eficiência de embalagem e alta utilização de espaço, tornando-as a abordagem dominante no atual mercado de veículos de nova energia.

 

As baterias cilíndricas têm processos de fabricação avançados, alta consistência e são adequadas para produção automatizada em grande-escala. Muitos sistemas de células prismáticas de alumínio e baterias cilíndricas da Samsung adotam métodos de fabricação padronizados para garantir a estabilidade do produto.

 

As baterias tipo bolsa oferecem maior densidade de energia e peso mais leve, mas seu processo de fabricação é mais complexo e requer materiais de embalagem de maior-qualidade.

 

Do ponto de vista do desenvolvimento do mercado, estas três rotas tecnológicas coexistirão por um período considerável, formando layouts diferenciados com base em diferentes cenários de aplicação.

 

 

Com o crescimento contínuo de novos veículos energéticos, sistemas de armazenamento de energia e equipamentos de transporte inteligentes, os componentes estruturais da bateria de íons de lítio estão se desenvolvendo nas seguintes direções:

 

Aplicação de materiais de liga de alumínio-de maior resistência

Projeto estrutural mais leve

Níveis mais elevados de produção automatizada

Maior controle-de consistência dimensional

Design de proteção de segurança superior

Maior utilização de materiais

 

No futuro, seja o estojo de alumínio para bateria LiFePO4 de carro, o estojo de alumínio para bateria de bicicleta elétrica ou o invólucro de alumínio da bateria prismática de lítio usado em sistemas de armazenamento de energia em grande-escala, todos continuarão a ser atualizados em direção a maior precisão, maior confiabilidade e menor custo.

 

 

Embora os componentes estruturais da bateria de íons de lítio não representem a maior proporção do custo da bateria, eles são componentes fundamentais cruciais que determinam a segurança, a estabilidade e a vida útil da bateria. Deinvólucros de alumínio para baterias de-íon de lítioa módulos de baterias de energia em grande-escala, de sistemas de armazenamento de energia a veículos elétricos, o desenvolvimento da tecnologia de componentes estruturais sempre progrediu em conjunto com a atualização da nova indústria de energia. Com avanços contínuos nos processos de fabricação e inovação constante na tecnologia de materiais, os componentes estruturais de alumínio de alto-desempenho desempenharão um papel ainda mais importante na futura nova cadeia da indústria de energia.