Cơ chế biến dạng và phương pháp phòng ngừa có hệ thống cho pin năng lượng mặt trời Lithium

Pin năng lượng đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như phương tiện năng lượng mới do cấu trúc đều đặn và mật độ năng lượng cao. Tuy nhiên, do đặc tính dị hướng của vật liệu, các lực tác dụng không đồng đều theo hướng chiều dài và chiều rộng trong quá trình sản xuất, dễ dẫn đến hiện tượng biến dạng như vỏ không đồng đều, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất an toàn và tuổi thọ của pin.

Sự xuất hiện các vấn đề biến dạng trong pin Lithium{0}}ion có liên quan chặt chẽ đến đặc tính vật liệu, quy trình sản xuất và kiểm soát môi trường bên trong của pin. Cần phải phân tích một cách có hệ thống các nguyên nhân từ nhiều chiều và thực hiện các biện pháp phòng ngừa, kiểm soát có mục tiêu. Bài viết này phân tích cơ chế biến dạng của pin năng lượng lithium iron phosphate, đề xuất các chiến lược phòng ngừa có hệ thống và cung cấp tài liệu tham khảo kỹ thuật cho sản xuất công nghiệp.

Trong hệ thống sản xuất pin điện Lifepo4, độ ổn định cấu trúc của vỏ liên quan trực tiếp đến độ tin cậy của sản phẩm và các vấn đề biến dạng thường là kết quả của tác động tổng hợp của đặc tính vật liệu, kiểm soát quy trình và trạng thái nhiệt động bên trong. Từ góc độ vật liệu và kích thước kết cấu, việc lựa chọn vật liệu và thiết kế độ bền của vỏ nhôm là những yếu tố cơ bản. Nếu sử dụng hợp kim nhôm 3003 có độ bền kéo thấp hơn hoặc độ dày vỏ nhỏ hơn 0,6 mm, nó dễ bị biến dạng dưới áp suất bên trong và ứng suất nhiệt.

Ngoài ra, vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt hàn bị giảm cường độ cục bộ từ 20% đến 30% do sự sắp xếp lại mạng tinh thể, trở thành khu vực-có nguy cơ cao về sự tập trung ứng suất và biến dạng. Nếu quá trình hàn laser không được kiểm soát đúng cách, chẳng hạn như khi công suất vượt quá 300 W hoặc tốc độ hàn dưới 30 mm/s, nó có thể khiến nhiệt độ cục bộ vượt xa điểm nóng chảy của nhôm (660 độ), bể nóng chảy quá sâu và ứng suất co ngót làm mát tăng đáng kể; Thiết kế hạt hàn không hợp lý, chẳng hạn như thiếu rãnh giảm ứng suất khi hàn tròn liên tục hoặc chiều rộng hạt hàn nhỏ hơn 0,8 mm, cũng có thể làm giảm khả năng chịu tải của mối hàn và làm tăng nguy cơ biến dạng.

Để ứng phó với cơ chế biến dạng của bộ pin lithium thuộc hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời được đề cập ở trên, hệ thống ngăn ngừa và kiểm soát có thể được xây dựng từ các khía cạnh vật liệu, cấu trúc, quy trình hàn, v.v. Về mặt tối ưu hóa vật liệu và cấu trúc, cần nỗ lực cải thiện khả năng chịu tải-của vỏ. Nên sử dụng hợp kim nhôm 5052 có độ bền kéo cao hơn, thêm các gân gia cố cao 0,5 đến 1,0 mm ở khu vực nắp trên và tăng độ dày của vỏ lên 0,8 đến 1,0 mm.

Đồng thời, bộ pin Lithium áp dụng quy trình tổng hợp kết hợp hàn laser và hàn siêu âm để giảm nhiệt đầu vào một điểm và tăng cường độ ổn định của khu vực hàn. Quá trình hàn cần phải được kiểm soát tốt và nên sử dụng sơ đồ hàn công suất gradient, chẳng hạn như tổ hợp thông số 200 W/30 mm/s cho phần bắt đầu, 250 W/25 mm/s cho phần giữa và 180 W cho phần kết thúc, để kiểm soát độ sâu của vùng bị ảnh hưởng nhiệt trong vòng 0,5 mm. Thiết kế hạt hàn đã được thay đổi từ hàn liên tục sang chế độ hàn phân đoạn, với chiều dài mỗi đoạn từ 5 đến 8 mm, để lại vùng giải phóng ứng suất 2 mm và tăng chiều rộng hạt hàn lên 1,2 mm để nâng cao khả năng chịu lực của hạt hàn.

Việc kiểm soát áp suất bên trong của Bộ pin cần được thực hiện theo hai hướng: bù giãn nở và ngăn chặn sản sinh khí. Về mặt thiết kế cấu trúc, có thể lắp đặt một lớp đệm đàn hồi có tỷ lệ nén vượt quá 50% ở bên trong tấm phủ, với khoảng giãn nở dành riêng từ 0,5 đến 1,0 mm để giảm bớt tác động áp suất do giãn nở điện cực âm. Về mặt tối ưu hóa hệ thống hóa học, việc bổ sung thêm 1% đến 2% chất phụ gia tạo màng FEC trong quá trình phun có thể ngăn chặn hiệu quả hư hỏng bất thường đối với màng SEI, kiểm soát quá trình tạo khí khi sạc đầy trong vòng 0,5 ml/Ah và giảm tích tụ áp suất bên trong từ nguồn.

Về mặt kiểm soát quy trình, bộ pin Lithium{0}}ion phải sử dụng công nghệ phát hiện thông minh và sử dụng hệ thống định vị trực quan trong quy trình lắp ráp để kiểm soát độ chính xác định vị trong phạm vi ± 0,05 mm; Nâng cấp đồ gá hàn lên chế độ kẹp lực không đổi để đảm bảo dao động lực kẹp từ 20 đến 30 N không vượt quá 5%, giảm nguy cơ biến dạng do sai lệch lắp ráp. Thêm một trạm phát hiện áp suất trong giai đoạn hình thành, trạm này sẽ tự động phát ra âm thanh cảnh báo khi áp suất được phát hiện vượt quá 5 kPa. Đồng thời, kết hợp với việc phát hiện tốc độ biến dạng vỏ bằng tia X{8}}, ngưỡng sẽ được kiểm soát trong phạm vi 0,3% để có thể nhận dạng và can thiệp sớm các vấn đề về biến dạng.

Nếu bạn gặp khó khăn kỹ thuật liên quan đến biến dạng củaPin năng lượng mặt trời Lithiumhoặc cần hỗ trợ tối ưu hóa quy trình trong quá trình sản xuất, vui lòng liên hệ với chúng tôi qua nền tảng và chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn các giải pháp chuyên nghiệp và tư vấn kỹ thuật.