Litium-aurinkoakkujen muodonmuutosmekanismit ja systemaattiset ehkäisymenetelmät

Tehoakkukennoja on käytetty laajasti esimerkiksi uusissa energiaajoneuvoissa niiden säännöllisen rakenteen ja suuren energiatiheyden vuoksi. Itse materiaalin anisotrooppisista ominaisuuksista johtuen tuotantoprosessin aikana kuitenkin kohdistetaan epätasaisia ​​voimia pituus- ja leveyssuunnassa, mikä voi helposti johtaa muodonmuutosilmiöihin, kuten kuoren epätasaisuuteen, mikä vaikuttaa akun turvallisuuteen ja käyttöikään.

Litium{0}}ioni-akkujen muodonmuutosongelmien esiintyminen liittyy läheisesti materiaalin ominaisuuksiin, valmistusprosesseihin ja akkukennojen sisäiseen ympäristön hallintaan. Syitä on analysoitava systemaattisesti monilta ulottuvuuksilta ja toteutettava kohdennettuja ehkäisy- ja valvontatoimenpiteitä. Tässä artikkelissa analysoidaan litiumrautafosfaattiakkujen muodonmuutosmekanismia, ehdotetaan systemaattisia ehkäisystrategioita ja tarjotaan teknisiä referenssejä teollisuustuotantoon.

Lifepo4-tehokennojen tuotantojärjestelmässä kuoren rakenteellinen vakaus liittyy suoraan tuotteen luotettavuuteen, ja muodonmuutosongelmat johtuvat yleensä materiaaliominaisuuksien, prosessiohjauksen ja sisäisten termodynaamisten tilojen yhteisvaikutuksista. Materiaalien ja rakenteellisten mittojen näkökulmasta alumiinikuoren materiaalin valinta ja lujuussuunnittelu ovat olennaisia ​​tekijöitä. Jos käytetään 3003-alumiiniseosta, jonka vetolujuus on pienempi tai kuoren paksuus on alle 0,6 mm, se on altis muodonmuutokselle sisäisen paineen ja lämpörasituksen vaikutuksesta.

Lisäksi hitsauslämmön vaikutuksen alaisen vyöhykkeen paikallinen lujuus heikkenee 20–30 % hilan uudelleenjärjestelyn vuoksi, mistä tulee korkean -riskialueen jännityksen keskittymiselle ja muodonmuutokselle. Jos laserhitsausprosessia ei ohjata kunnolla, esimerkiksi kun teho ylittää 300 W tai hitsausnopeus on alle 30 mm/s, paikalliset lämpötilat voivat ylittää huomattavasti alumiinin sulamispisteen (660 astetta), sulan altaan olevan liian syvä ja jäähdytyskutistumisjännitys kasvaa merkittävästi; Kohtuuton hitsauspalon suunnittelu, kuten jännitystäpoistavien lovien puuttuminen jatkuvassa pyöreässä hitsauksessa tai alle 0,8 mm:n hitsauspalon leveys, voi myös vähentää hitsin kantokykyä ja lisätä muodonmuutosriskiä.

Vastauksena edellä mainittuun aurinkoenergian varastointijärjestelmien litiumakkupaketin muodonmuutosmekanismiin voidaan rakentaa ennaltaehkäisy- ja ohjausjärjestelmä materiaalien, rakenteen, hitsausprosessien jne. näkökulmasta. Materiaalien ja rakenteiden optimoinnin osalta tulisi pyrkiä parantamaan kuoren kuorman{1}}kantokykyä. On suositeltavaa käyttää korkeamman vetolujuuden omaavaa 5052-alumiiniseosta, lisätä 0,5 - 1,0 mm korkeita vahvistusripoja yläkannen alueelle ja lisätä vaipan paksuutta 0,8 - 1,0 mm:iin.

Samanaikaisesti litium-akku käyttää komposiittiprosessia, jossa yhdistyvät laserhitsaus ja ultraäänihitsaus vähentämään yhden pisteen lämmöntuottoa ja parantamaan hitsausalueen vakautta. Hitsausprosessia on ohjattava tarkasti, ja on suositeltavaa käyttää gradienttitehohitsausmenetelmää, kuten parametriyhdistelmää 200 W/30 mm/s aloitusosassa, 250 W/25 mm/s keskiosassa ja 180 W loppuosassa, jotta lämpövaikutusalueen syvyyttä voidaan säätää 0,5 mm:n sisällä. Hitsauspalojen rakenne on vaihdettu jatkuvasta hitsauksesta segmentoituun hitsaustilaan, jossa kunkin osan pituus on 5–8 mm, jättäen 2 mm jännityksenpoistoalueen ja lisäämällä hitsauspalon leveyttä 1,2 mm:iin hitsipalon kantokyvyn parantamiseksi.

Akkusarjan sisäinen paineensäätö on suoritettava kahdesta suunnasta: laajenemisen kompensoinnista ja kaasuntuotannon tukahduttamisesta. Peitelevyn sisäpuolelle voidaan asentaa rakenteellisesti elastinen puskurikerros, jonka puristussuhde ylittää 50 % ja jonka laajenemistilaa on varattu 0,5-1,0 mm vähentämään elektrodin negatiivisen laajenemisen aiheuttamaa painevaikutusta. Kemiallisen järjestelmän optimoinnin kannalta voidaan todeta, että 1–2 % FEC-kalvoa muodostavien lisäaineiden lisääminen ruiskutusprosessin aikana voi tehokkaasti estää SEI-kalvon epänormaalit vauriot, hallita kaasuntuotantoa täydellä latauksella 0,5 ml/Ah:n sisällä ja vähentää sisäisen paineen kertymistä lähteestä.

Prosessin ohjauksen kannalta Lithium{0}}-ioni-akkupaketin tulisi ottaa käyttöön älykäs tunnistustekniikka ja käyttää visuaalista paikannusjärjestelmää kokoonpanoprosessissa paikannustarkkuuden ohjaamiseksi ± 0,05 mm:n tarkkuudella. Päivitä hitsauslaite vakiovoiman puristustilaan varmistaaksesi, että kiristysvoiman vaihtelu 20-30 N ei ylitä 5 %, mikä vähentää kokoonpanon poikkeaman aiheuttamaa muodonmuutosriskiä. Lisää muodostusvaiheessa paineentunnistusasema, joka hälyttää automaattisesti, kun havaittu paine ylittää 5 kPa. Samanaikaisesti yhdistettynä kuoren muodonmuutosnopeuden röntgenhavainnointiin kynnystä säädetään 0,3 %:n sisällä muodonmuutosongelmien varhaisen tunnistamisen ja puuttumisen saavuttamiseksi.

Jos kohtaat teknisiä vaikeuksia, jotka liittyvät muodonmuutokseenLitium aurinkoparistottai tarvitset prosessin optimointitukea tuotantoprosessin aikana, ota rohkeasti yhteyttä alustan kautta, niin tarjoamme sinulle ammattimaisia ​​ratkaisuja ja teknistä neuvontaa.