Bezpieczeństwo zasilania jest kluczowym problemem w dziedzinie nowych pojazdów energetycznych i systemów magazynowania energii, a także znaczenie projektowania ochrony powłoki jako podstawowej bariery zapewniającej bezpieczne działanie systemów akumulatorów jest oczywiste. Projekt ochrony skorupy został zaprojektowany tak, aby skutecznie odpierać uszkodzenie fizyczne, korozję chemiczną i potencjalne ryzyko porażenia prądem od zewnętrznych czynników środowiskowych do akumulatora zasilania, jednocześnie zapewniając normalną funkcję i długoterminowe stabilne działanie wewnętrznych komponentów systemu akumulatora. Ten artykuł systematycznie wyjaśni podstawową zawartość projektu ochrony obudowy na podstawie aspektów wyboru materiałów, projektowania konstrukcji, poziomu ochrony i wymagań standaryzacji.
1. Wybór materiału
Podstawowym zadaniem projektu ochrony powłoki akumulatora jest wybór materiału. Materiały obudowy muszą mieć doskonałą wytrzymałość mechaniczną, odporność na korozję i właściwości izolacji elektrycznej, aby poradzić sobie ze złożonymi i zmiennymi środowiskami operacyjnymi. Obecnie skorupa akumulatora zasilania jest wykonana głównie z materiałów aluminiowych o wysokiej gęstości lub stalowych materiałów, które są tworzone w procesach odlewania lub stemplowania precyzyjnego, a powierzchnia jest anodowana lub spryskana w celu zwiększenia odporności na zużycie i odporności na korozję. Aluminiowa powłoka stopowa ma zalety lekkiej, dobrej rozpraszania ciepła i silnej odporności na uderzenie i jest odpowiednia dla samochodów pasażerskich i systemów magazynowania energii światła. Skorupy stalowe są powszechnie stosowane w pojazdach użytkowych i na dużą skalę elektrycznych stacji zasilania ze względu na ich wyższą wytrzymałość i sztywność. Wybór materiałów musi również wziąć pod uwagę opłacalność i możliwość recyklingu, aby dostosować się do koncepcji zielonej produkcji. Na przykład Tesla użyła aluminium stopów na wczesnych dniach, a jego grubość ściany była kontrolowana w 1. 2 mm, biorąc pod uwagę potrzeby lekkiej i wytrzymałości; Z drugiej strony BYD woli stalowe skorupy, które skutecznie przedłużają żywotność baterii poprzez wielowarstwową technologię powlekania antykorozji.
Kluczem do projektowania ochrony obudowy jest projekt konstrukcyjny. Skorupa akumulatora zasilania zwykle przyjmuje strukturę dzielonej wkładki, skutecznie izolując elementy rdzenia, takie jak elektroda dodatnia, elektroda ujemna i separator ze środowiska zewnętrznego. Projekt komory podzielonej nie tylko zmniejsza ryzyko wycieku elektrolitu, ale także poprawia wydajność uszczelnienia systemu akumulatora. Na dnie obudowy ustawiono płynną tacę w celu zebrania elektrolitów spowodowanych ucieczką termiczną lub wstrząsem zewnętrznym, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się na inne obszary. Ponadto kanały rozpraszania ciepła są zarezerwowane wokół skorupy, w połączeniu z termicznymi materiałami przewodzącymi i systemami zarządzania termicznie, aby zapewnić, że akumulator pozostaje stabilny w zakresie temperatur roboczych. Na przykład CATL przyjmuje strukturę „kanapki” w projekcie baterii Kirin, która osiąga doskonałą wydajność zarządzania termicznego i odporność na uderzenie poprzez połączenie wielowarstwowej folii izolacyjnej i powłoki o wysokiej liczbie sznurków. Dane pokazują, że szybkość wycieku elektrolitu układu akumulatora z powłoką podzielonej wkładki jest mniejsza niż 0. 5%, znacznie niższa niż średnia branżowa.
2. Projektowanie poziomu ochrony
Poziom ochrony jest ważnym wskaźnikiem projektu ochrony obudowy, który jest zwykle oceniany zgodnie ze standardem IEC 60529. Standard klasyfikuje oceny ochrony obudowy od IPXX do IP69K, gdzie IPXX wskazuje ochronę przed wnikaniem przed obcymi obiektami i cieczami. Obudowa akumulatora zasilania jest zazwyczaj oceniana IP67 lub IP68, co oznacza, że można ją zanurzyć w 1M głębokiej wody przez 30 minut bez wpływu. Na przykład LG Chem wykorzystuje ocenę ochrony IP68 w swoich akumulatorach z serii E7 ze specjalną konstrukcją uszczelniacza, aby zapewnić stabilne działanie w wilgotnych środowiskach. Ulepszenie poziomu ochrony zależy nie tylko od właściwości materiału, ale także od optymalizacji struktury uszczelnienia. Na przykład Tesla znacznie poprawiła wydajność uszczelnienia skorupy, dodając O-ringi do szwów i łącząc je z technologią spawania ultradźwiękowego.
3. Wymagania regulacyjne
Wymagania standaryzacji mają znaczenie dla projektowania ochrony powłoki. Chińskie krajowe standardowe standardowe GB/T38031-2020 „Wymagania bezpieczeństwa dla akumulatorów energetycznych dla pojazdów elektrycznych” przedstawiają wyraźne wymagania dotyczące poziomu ochrony, siły mechanicznej i stabilności termicznej skorupy. Standard określa, że skorupa akumulatora musi pozostać nienaruszona w zakresie temperatur wynoszącym -40 stopni do 85 stopni i nie ma pęknięć ani deformacji w teście udarowym stalowej kulki 10 mm. Ponadto Unia Europejska UN 38. 3 Standard przedstawia również surowe wymagania dotyczące ochrony obudowy, w tym testy cykliczne, wstrząsy i temperatury i wilgotności. Te wymagania standaryzacyjne spowodowały ciągłe postępy w technologii ochrony obudowy, takie jak znaczna poprawa odporności na uderzenie BYD poprzez dodanie materiałów wzmocnionych światłowodem do stalowych obudów.
4. Trend rozwojowy projektowania ochrony baterii
Przyszły trend rozwoju projektu ochrony skorupy polega na inteligencji i lekkim. Wraz ze wzrostem gęstości energii w systemie akumulatora materiał skorupy należy dalej zoptymalizować. Kompozyty z włókna węglowego stopniowo stały się preferowanym materiałem dla wysokiej klasy powłok akumulatorów mocy ze względu na ich wysoką wytrzymałość specyficzną, niski współczynnik rozszerzania cieplnego i doskonałej odporności na korozję. Na przykład samochód elektryczny Nio EP9 ma skorupę z włókna węglowego, która waży o 30% mniej niż aluminium stopowe i ma 50% większą odporność na uderzenie. Ponadto ewoluuje również inteligentna konstrukcja ochrony, poprzez integrację czujników temperatury, czujników ciśnienia i urządzeń do wykrywania akustycznego w celu monitorowania stanu obudowy w czasie rzeczywistym i z góry ostrzegając przed potencjalnym ryzykiem. Na przykład CATL wprowadził inteligentny system monitorowania powłoki do swojej nowej baterii, który analizuje dane czujnika za pomocą algorytmów w celu dokładnego zidentyfikowania niewielkich deformacji powłoki i skutecznie zapobiegania wypadkom nie uciekającym.
Podsumowując, ochronna konstrukcja powłok baterii zasilania jest kompleksowym tematem obejmującym nauki materialne, inżynierię strukturalną, standaryzację i inteligentną technologię. Dzięki wyborze materiałów naukowych, zoptymalizowanej konstrukcji strukturalnej, ścisłych poziomów ochrony i ciągłej standaryzacji projekt ochrony powłoki zapewnia niezawodne bezpieczeństwo dla systemu akumulatora zasilania. W przyszłości, wraz z zastosowaniem nowych materiałów i technologii, projekt ochrony powłoki będzie rozwijał się w kierunku wyższej wydajności, niższej wagi i silniejszej inteligencji, stanowiąc solidne podstawy ciągłej innowacji branży baterii energetycznych.
Acey InteligentnySpecjalizuje się w dostarczaniu kompleksowych rozwiązań dla półautomatycznych/w pełni autoutomatycznych linii montażowych pakietów baterii litowych używanych w ESS, UAV, E-Bike, E-Scooter, elektronarzędzi, dwóch/trzech kołach itp. Ponadto zapewniamy kompletny zestaw do montażu akumulatorów, takimi jak maszyna do oceny komórek, maszyna do sortowania akumulatora, maszyna do papieru do izolacji, CCD, Manialu/Automatic BMS, BMS, BMS, BMS, Tester, BMS, System testowy testera i akumulatorów itp.
