Bezpečnost napájecí baterie je klíčovým problémem v oblasti nových energetických vozidel a systémů skladování energie a důležitost designu ochrany skořepiny jako základní bariéry pro zajištění bezpečného provozu bateriových systémů je evidentní. Konstrukce ochrany skořepiny je navržena tak, aby účinně odolávala fyzickému poškození, chemické korozi a potenciálním elektrickým nárazům z vnějších faktorů prostředí na energetickou baterii, přičemž zajistila normální funkci a dlouhodobé stabilní provoz vnitřních součástí bateriového systému. Tento článek systematicky vysvětlí základní obsah návrhu ochrany krytu před aspekty výběru materiálu, konstrukčního návrhu, úrovně ochrany a standardizace.
1. výběr materiálu
Primárním úkolem návrhu ochrany baterie na energii je výběr materiálu. Houzové materiály musí mít vynikající mechanickou pevnost, odolnost proti korozi a elektrické izolační vlastnosti, aby se vypořádaly se složitým a proměnlivým provozním prostředím. V současné době je skořápka napájení baterií vyrobena hlavně z hliníkové slitiny nebo ocelových materiálů s vysokou hustotou, které se vytvářejí přes přesným odléváním nebo procesy lisování, a povrch je eloxován nebo stříkán, aby se zvýšila odolnost proti opotřebení a odolnost proti korozi. Shell slitiny hliníku má výhody lehké hmotnosti, dobrého rozptylu tepla a silného odolnosti proti nárazu a je vhodná pro osobní automobily a systémy skladování energie. Ocelové skořápky se běžně používají v užitkových vozidlech a velkých elektrárnách pro skladování energie kvůli jejich vyšší síle a rigiditě. Výběr materiálů také musí zvážit nákladovou efektivitu a recyklovatelnost, aby bylo možné odpovídat konceptu zelené výroby. Například Tesla používal v prvních dnech skořápky z hliníkových slitin a jeho tloušťka stěny byla řízena na 1. 2 mm, s ohledem na potřeby lehké a síly; BYD naopak preferuje ocelové skořápky, které účinně prodlužují výdrž baterie prostřednictvím vícevrstvé technologie antikorozního potahování.
Klíč k návrhu ochrany přílohy spočívá ve strukturálním designu. Shell baterie napájecí baterie obvykle přijímá strukturu split-kavity, účinně izoluje jádrové komponenty, jako je pozitivní elektroda, záporná elektroda a separátor od vnějšího prostředí. Konstrukce rozdělené komory nejen snižuje riziko úniku elektrolytu, ale také zlepšuje výkon těsnění bateriového systému. Ve spodní části pouzdra je umístěn kapalný podnos pro shromažďování elektrolytů způsobených tepelným úderem nebo vnějším šokem, aby se zabránilo šíření do jiných oblastí. Kromě toho jsou kanály rozptylu tepla vyhrazeny kolem skořepiny v kombinaci s tepelnými vodivými materiály a tepelnými systémy pro správu, aby se zajistilo, že baterie zůstane stabilní v rozsahu provozních teplot. Například CATL přijímá ve svém designu Kirin Battery „sendvičový“ strukturu, která dosahuje vynikajícího výkonu tepelného řízení a odolnosti vůči nárazu prostřednictvím kombinace vícevrstvého tepelného izolačního filmu a vysoké skořápky. Data ukazují, že rychlost úniku elektrolytu bateriového systému se skořápkou split-kavity je menší než 0. 5%, mnohem nižší než průměr odvětví.
2. Návrh úrovně ochrany
Úroveň ochrany je důležitým ukazatelem návrhu ochrany krytu, který je obvykle hodnocen podle standardu IEC 60529. Standard klasifikuje hodnocení ochrany krytu před IPXX na IP69K, kde IPXX označuje ochranu před vstupy před cizími předměty a kapalinami. Pouzdro napájecí baterie je obvykle hodnoceno IP67 nebo IP68, což znamená, že může být ponořeno do 1 m hluboké vody po dobu 30 minut, aniž by bylo ovlivněno. Například LG Chem používá ve svých bateriích řady E7 se speciální konstrukcí tmelu, aby zajistil stabilní provoz ve vlhkém prostředí ve svých bateriích řady E7. Zlepšení úrovně ochrany závisí nejen na vlastnostech materiálu, ale také na optimalizaci těsnicí struktury. Například Tesla významně zlepšila těsnicí výkon skořepiny přidáním O-kroužků do švů a kombinováním s technologií ultrazvukového svařování.
3. regulační požadavky
Požadavky na standardizaci mají hlavní význam pro návrh ochrany skořepiny. Čínský národní standard GB/T38031-2020 „Bezpečnostní požadavky na napájecí baterie pro elektrická vozidla“ předkládá jasné požadavky na úroveň ochrany, mechanickou sílu a tepelnou stabilitu skořepiny. Standard stanoví, že skořápka baterie musí zůstat neporušená v teplotním rozsahu -40 stupňů až 85 stupňů a nemá žádné trhliny ani deformaci v nárazovém testu 10 mm sférické ocelové koule. Kromě toho Evropská unie UN 38. 3 Standard také předkládá přísné požadavky na ochranu uzavřeného prostoru, včetně vibrací, šoku a teploty a vlhkosti cyklování. Tyto požadavky na standardizaci vedly k nepřetržitému pokroku v technologii ochrany přílohy, jako je významné zlepšení odolnosti vůči nárazu BYD přidáním materiálů vyztužených vlákny do ocelových krytů.
4. vývojový trend návrhu ochrany baterie
Budoucí vývojový trend designu ochrany shell spočívá v inteligenci a lehké. Jak se zvyšuje hustota energie bateriového systému, musí být materiál skořepiny dále optimalizován. Kompozity z uhlíkových vláken se postupně staly preferovaným materiálem pro špičkové skořápky baterií s vysokou specifickou pevností, nízkým koeficientem tepelné roztažnosti a vynikající odolnost proti korozi. Například elektrický vůz NIO EP9 je vybaven skořápkou z uhlíkových vláken, který váží o 30% méně než skořápky z hliníkových slitin a má o 50% větší odolnost proti nárazu. Kromě toho se také vyvíjí návrh inteligentní ochrany prostřednictvím integrace teplotních senzorů, tlakových senzorů a akustických detekčních zařízení pro sledování stavu krytu v reálném čase a předem varuje před potenciálními riziky. Například společnost CATL zavedla do své nové baterie inteligentní systém monitorování skořepiny, který analyzuje senzorová data prostřednictvím algoritmů, aby přesně identifikoval malé deformace skořepiny a účinně zabránilo tepelným úderům.
Stručně řečeno, ochranný návrh skořápky baterií je komplexní téma zahrnující vědu o materiálu, strukturální inženýrství, standardizaci a inteligentní technologii. Prostřednictvím výběru vědeckých materiálů, optimalizovaného strukturálního designu, přísného úrovně ochrany a kontinuální standardizace poskytuje design ochrany skořepiny spolehlivou bezpečnost pro systém napájecí baterie. V budoucnu se s aplikací nových materiálů a technologií vyvíjí design ochrany shell ve směru vyššího výkonu, nižší hmotnosti a silnější inteligence, čímž bude položit pevný základ pro nepřetržité inovace průmyslu energetických baterií.
Acey inteligentníspecializes in providing one-stop solutions for semi-automatic/fully-automatic assembly lines of lithium battery packs used in ESS, UAV, E-Bike, E-Scooter, Power Tools, Two/Three Wheelers, Etc. In Addition, we provide a complete set of battery pack assembly equipment, such as Cell Grading Machine, Battery Sorting Machine, Insulation Paper Sticking Machine, CCD tester, Manual/Automatic Spot Welding Machine, BMS Tester, Battery Comprehensive Tester and Testovací systém baterie atd.
