Aliuminio akumuliatoriaus korpuso lengvas privalumas ir stiprumo balansas: pagrindinė parama gerinant naujų energetinių transporto priemonių diapazoną

 

Pasauliniu mastu išaugus naujų energetinių transporto priemonių (NEV) pardavimui,{0}}2024 m. viršijančiam 10 mln. vienetų{7}}, tiek vartotojai, tiek gamintojai teikia pirmenybę vienai kritinei metrikai: važiavimo nuotoliui. NEV akumuliatoriaus paketas, kuris sudaro 25–35 % visos transporto priemonės masės, yra vienintelis didžiausias veiksnys, turintis įtakos diapazonui. Štai čia aliuminio akumuliatoriaus dėklas, įskaitant tokius variantus kaip ličio-jonų akumuliatoriaus aliuminio apvalkalas, tapo žaidimo-keitikliu: jie sumažina pakuotės svorį 30–40 %, palyginti su tradiciniais plieniniais dėklais, ir išlaiko konstrukcinį tvirtumą, reikalingą trapioms baterijos ląstelėms apsaugoti. Automobilių gamintojams, siekiantiems pasiekti 500+ km atstumo taikinius nedidinant akumuliatoriaus dydžio, lengvas dizainas ir ilgaamžiškumas, pvz., ličio baterijų kvadratinis aliuminio korpusas, nebėra galimybė – tai būtinybė.

 

 

 

• Didelis stiprumo{0}}ir-svorio santykis:Aliuminio lydinio (paprastai 6000{7}}serija, pvz., 6061 arba 6082) tempiamasis stipris yra 270–310 MPa-, panašus į švelnų plieną, o sveria tik 2,7 g/cm³ (palyginti su . 7.8 g/cm³ plieno). Tai reiškia, kad akumuliatoriaus korpusas, pavyzdžiui, giliai temptas aliuminio akumuliatoriaus korpusas, yra 30–40 % lengvesnis už plieninį, tiesiogiai sumažina transporto priemonės svorį ir energijos sąnaudas.
• Atsparumas korozijai:NEV akumuliatoriai yra veikiami kelių druskos, drėgmės ir temperatūros svyravimų. Aliuminis sudaro natūralų oksido sluoksnį (Al₂O₃), kuris apsaugo nuo rūdžių, o tai yra pagrindinis aliuminio korpuso privalumas, todėl nereikia naudoti sunkių antikorozinių dangų (įprastų plieniniuose korpusuose), kurios padidina svorį.​
• Šilumos laidumas:Aliuminio šilumos laidumas (205 W/m·K) yra 5 kartus didesnis nei plieno, todėl įkraunant ir veikiant akumuliatoriaus elementų šiluma išsisklaido. Tai ypač naudinga ličio -jonų akumuliatoriaus aliuminio apvalkalui, nes sumažėja transporto priemonės šilumos valdymo sistemos apkrova, toliau taupoma energija ir padidinamas atstumas.​
• Formavimas:Aliuminį galima lieti, išspausti arba štampuoti į sudėtingas formas, -svarbiausias akumuliatorių paketams, pvz., naudojant ličio baterijų kvadratinį aliuminio korpusą, montuoti ankštose transporto priemonės važiuoklės erdvėse (pvz., po -sėdimu arba ant grindų{4}}montuojamos konstrukcijos).​

 

 

 

Gaminant baterijų korpusus, įskaitant giliai temptą aliuminio akumuliatoriaus korpusą, reikia tikslumo, kad būtų subalansuotas konstrukcijos vientisumas ir svoris. Pirmaujantys gamintojai vykdo keturių{1}}veiksmų procesą:​

 

 

• Medžiagos parinkimas ir paruošimas:Aukšto-grynumo 6000-serija aliuminio luitai yra lydomi ir legiruojami magniu ir siliciu (siekiant padidinti stiprumą). Išlydytas lydinys supilamas į ruošinius, po to termiškai{5}}apdorojamas (T6 grūdinimas), kad būtų padidintas kietumas – šis žingsnis užtikrina, kad galutinis korpusas, pvz., aliuminio korpusas, gali atlaikyti 150+ kN gniuždymo jėgą (pagal ISO 26262 saugos standartus).​
• Formavimas: ekstruzija prieš liejimą slegiant:​

Išspaudimas: idealiai tinka ilgiems, siauriems korpusams (pvz., sedano grindims{2}}montuojamiems paketams). Ruošinys stumiamas per štampą, kad būtų sukurti tuščiaviduriai profiliai, kurie vėliau supjaustomi ir suvirinami į rėmą. Ekstruziniai dėklai pasižymi vienodu stiprumu, tačiau jų sudėtingos formos yra ribotos
Liejimas slegiamuoju būdu: naudojamas sudėtingiems, kompaktiškiems dėklams (pvz., visureigiams ar elektromobiliams). Išlydytas aliuminis aukštu slėgiu (100–150 MPa) įpurškiamas į plieninę formą, suformuojant visą korpusą vientisą. Šis metodas tinka norint sukurti tvirtą ličio-jonų akumuliatoriaus aliuminio apvalkalą, sumažinantį suvirinimą (galimą silpną vietą) ir leidžiantį naudoti integruotas funkcijas, pvz., aušinimo kanalus,-svarbius šilumos valdymui.​

• Apdirbimas ir paviršiaus apdorojimas:Po formavimo korpusas yra tiksliai{0}}apdirbamas, kad būtų užtikrintas griežtas akumuliatoriaus elementų ir dangtelių tvirtinimo nuokrypis (±0,1 mm). Tada jo paviršius apdorojamas: anoduojamas (kad sutirštėtų oksido sluoksnis) arba padengiamas milteliniu būdu (kad būtų papildomas atsparumas įbrėžimams)-abu procesai prideda minimalų svorį (<5% of the case's total mass).​
• Kokybės tikrinimas:Kiekvienas korpusas, įskaitant aliuminio akumuliatoriaus dėklą, yra kruopščiai išbandomas, įskaitant:

Smūgio bandymas: 50 kg svorio numetimas iš 1,5 m, kad būtų imituojamas susidūrimas (pagal UN R100 saugos standartus).

Atsparumo vandeniui bandymas: panardinkite korpusą į 1 m vandens 30 minučių, kad užtikrintumėte IP67/IP68 įvertinimą (nepatektų drėgmė).

Svorio patikrinimas: naudojant tikslias svarstykles, kad patikrintumėte, ar korpusas atitinka tikslinį svorį (paprastai 8–12 kg 70 kWh akumuliatoriaus -prieš . 12–18 kg plieno).​

 

 

 

Power Battery Shell, pvz., ličio baterijų kvadratinis aliuminio korpusas, dabar yra standartinis vidutinės --aukštos- klasės NEV, o automobilių gamintojai praneša apie išmatuojamus diapazono patobulinimus:​

 

Diapazono padidinimas:2024 m. Europos automobilių gamintojų asociacijos (ACEA) atliktas tyrimas parodė, kad pakeitus plieninį akumuliatorių į aliuminio dėklą, NEV svoris sumažėjo 80–120 kg. Jei transporto priemonė turi 70 kWh akumuliatorių, tai reiškia, kad atstumas padidėjo 15–20 % (pvz., nuo 450 km iki 540 km), važiuojant greitkeliu (120 km/h).​
Saugumo našumas:Atliekant smūgio testus, aliuminio korpusai, tokie kaip giliai temptas aliuminio akumuliatoriaus korpusas, sugeria 2 kartus daugiau energijos vienam kilogramui nei plienas (pagal IIHS duomenis). Pavyzdžiui, „Tesla“ modelyje 3 naudojamas ekstruzinis aliuminio akumuliatoriaus dėklas, kuris atlaikė susidūrimą priekyje esant 64 km/h greičiui nepažeisdamas akumuliatoriaus elementų -atitinkantis griežčiausius pasaulinius saugos standartus.​
Integracija su akumuliatoriaus technologija:Kadangi NEV naudoja didesnes baterijas (100+ kWh ilgo nuotolio-modeliai), lengvas korpuso dizainas tampa dar svarbesnis. Kinijos automobilių gamintojo BYD Han EV 101 kWh ašmenų akumuliatoriui naudoja lietinį aliuminio korpusą, todėl pakuotės svoris neviršija 500 kg ir leidžia nuvažiuoti 715 km (CLTC standartas).​

 

 

 

Kai NEV nuotolio taikiniai siekia 800+ km,Aliuminio akumuliatoriaus dėklasPowerwall ličio baterijų paketo technologija tobulėja:​

 

Hibridiniai lydiniai:Į lydinius pridėjus ličio arba skandžio, stiprumas padidėja 20–30 %, nepridedant svorio. Švedijos įmonė „Gränges“ kuria ličio-aliuminio lydinio korpusą, kuris sveria 5 % mažiau nei dabartinės konstrukcijos, tačiau atlaiko didesnes smūgio jėgas, o tai gali būti ličio{5}}jonų akumuliatoriaus aliuminio apvalkalo pažanga.​
Integruotas dizainas:Ateityje akumuliatoriaus korpusas bus derinamas su transporto priemonės važiuokle (pvz., „riedlenčių“ platformomis), pašalinant perteklinius komponentus ir dar labiau sumažinant svorį. „Volkswagen“ Scalable Systems Platform (SSP) naudos šį metodą, o į „Pack Aluminium Housing“ integruotus pakabos tvirtinimo taškus -bendras automobilio svoris bus sumažintas dar 50 kg.​
Tvarumas:Perdirbtas aliuminis taps standartu. Iki 2027 m. 70 % ličio baterijų kvadratinių aliuminio korpusų bus naudojamos perdirbtos medžiagos (2024 m. – 40 %), o tai atitiks automobilių gamintojų anglies neutralumo tikslus.​