Tiêu chuẩn kỹ thuật và logic để lựa chọn vật liệu công nghiệp của bộ pin lithium-ion

Giữa sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp năng lượng mới, các bộ pin lithium-ion đã trở thành một thành phần cốt lõi hỗ trợ nâng cấp trong xe điện, hệ thống lưu trữ năng lượng, thiết bị điện tử di động và các trường khác. Hiệu suất, an toàn, độ tin cậy và chi phí sản xuất của họ ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển công nghệ và khả năng cạnh tranh thị trường của các ngành công nghiệp hạ nguồn. Vỏ nhôm, đóng vai trò là "hàng rào bảo vệ" của pin lithium tế bào, là một yếu tố quan trọng trong việc xác định hiệu suất tổng thể của nó. Phân tích sau đây phân tích kiến thức chính của ngành và các điểm nổi bật kỹ thuật từ các quan điểm của công nghệ vật liệu, tiêu chuẩn hiệu suất, yêu cầu ứng dụng, hệ thống sản xuất và xu hướng trong tương lai.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lựa chọn vật liệu cho vỏ pin lithium-ion là một bước quan trọng trong việc cân bằng hiệu suất, chi phí và an toàn. Vật liệu cơ sở công nghiệp chính hiện tại cho vỏ nhôm pin là hợp kim nhôm 3003-H14. Sự lựa chọn này bắt nguồn từ các yêu cầu vật liệu nghiêm ngặt của ngành năng lượng mới . 3003- nhôm H14, tuân thủ tiêu chuẩn GB/T3880, tự hào có độ bền kéo 145-195 MPa. Nó có thể chịu được cú sốc cơ học và rung động của vận hành phương tiện và vận hành thiết bị, đồng thời thể hiện khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và khả năng thích ứng với môi trường ẩm ướt, bụi bặm, và thậm chí có tính axit nhẹ và kiềm. Khả năng định dạng và hàn của hợp kim là đặc biệt quan trọng. Thông qua các quy trình dập và hàn, các vỏ với các kích cỡ khác nhau (chiều rộng, chiều dài và chiều cao), chẳng hạn như 54173, 36130 và 29135 mM có thể được sản xuất chính xác, đáp ứng các yêu cầu kích thước tùy chỉnh của các khách hàng OEM khác nhau. Điều này thể hiện mối liên hệ quan trọng giữa sản xuất hàng loạt và các ứng dụng được cá nhân hóa.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sự kết hợp vật liệu của nắp pin phản ánh các cân nhắc kép về hiệu suất điện và độ ổn định cấu trúc. Thiết kế sử dụng tổng hợp 3003-H14 nhôm, đồng T2Y2 và vật liệu đúc phun. Đồng T2Y2 phải tuân thủ các tiêu chuẩn GB/T5231, với độ tinh khiết lớn hơn hoặc bằng 99,99%, độ dẫn lớn hơn hoặc bằng 97% IAC, độ cứng 80-110 HV và cường độ kéo là 245-345 MPa. Đồng tinh khiết cao tối đa hóa hiệu quả truyền hiện tại và giảm thiểu mất năng lượng. Hợp kim nhôm cung cấp hỗ trợ cấu trúc, trong khi vật liệu đúc phun tăng cường niêm phong. Ba yếu tố này hoạt động cùng nhau để đạt được lợi ích kết hợp của "độ dẫn cao, ổn định cơ học và cách ly môi trường". Đây là nguyên tắc thiết kế cốt lõi để đảm bảo điện tích ổn định trong các trường hợp tế bào hình lăng trụ cao cấp trong ngành.

Các thông số hiệu suất của vỏ nhôm pin không được phân lập; Chúng được liên kết chính xác với các yêu cầu kỹ thuật của các kịch bản ứng dụng hạ nguồn. Lấy vỏ nhôm làm ví dụ, thiết kế độ dày 0,5-3 mm giữ bí mật ngành công nghiệp ẩn: các thiết bị điện tử di động nhỏ sử dụng vỏ mỏng 0,5-1 mm để đạt được trọng lượng nhẹ trong khi bảo vệ cơ bản; Pin điện xe điện đòi hỏi các vỏ dày 2-3 mm, được củng cố để chống lại các rủi ro va chạm và nghiền nát. Đằng sau thiết kế khác biệt này là sự khám phá chuyên sâu của ngành về sự cân bằng giữa hiệu suất và trọng lượng bảo vệ. Mật độ thấp của hợp kim nhôm là 2,7-2,8 g/cm³ làm giảm trọng lượng hơn 40% so với thép truyền thống, đóng góp trực tiếp vào mức tăng 8-12% trong phạm vi xe điện. Đây là lý do cốt lõi tại sao ngành công nghiệp phương tiện năng lượng mới ủng hộ vỏ nhôm.

 

Đang chống ăn mòn và hiệu suất tản nhiệt là các chỉ số chính xác định tuổi thọ của bộ pin. Các tiêu chuẩn công nghiệp yêu cầu chất lượng caoVỏ pin hình lăng trụ hợp kim nhômđể vượt qua hàng trăm hoặc thậm chí hàng ngàn giờ thử nghiệm phun muối trung tính để đảm bảo khả năng chống ăn mòn trong môi trường ven biển có độ ẩm cao và môi trường nhà máy điện quang điện ngoài trời. Độ dẫn nhiệt 150-250 W/(M · K) đảm bảo rằng nhiệt do pin tạo ra trong quá trình hoạt động nhanh chóng được chuyển sang vỏ ngoài và tiêu tan, duy trì hiệu suất ổn định ở nhiệt độ từ -40 đến 60 độ. Trong các hệ thống lưu trữ năng lượng, khả năng phân tán nhiệt này có thể làm giảm sự suy giảm chu kỳ pin, kéo dài thời lượng pin trong 2-3 năm và giảm đáng kể chi phí O & M của người dùng cuối.

 

Về mặt an toàn điện, thiết kế cách điện của pin bằng nhôm LifePO4 bổ sung cho hiệu quả dẫn điện của đồng. Các phương pháp điều trị bề mặt (như anodizing) đạt được sự phân lập điện, ngăn chặn các điện cực bên trong hình thành một đường dẫn điện không lường trước giữa các điện cực và môi trường bên ngoài. Điện trở tiếp xúc thấp của đồng tinh khiết cao giữ tổn thất truyền hiện tại dưới 0,1%, điều này rất quan trọng đối với hiệu quả chuyển đổi năng lượng của các hệ thống lưu trữ năng lượng quang điện. Theo dữ liệu của ngành, hiệu suất tăng 1% tăng 1% làm giảm chi phí của hệ thống lưu trữ năng lượng trên mỗi kilowatt giờ khoảng 0,02 nhân dân tệ.