Armatura hardcore a batteria nuda! Analisi completa dei materiali dell'involucro prismatico in alluminio: prestazioni, applicazioni e future aperture del vento

Il nucleo dell'involucro prismatico in alluminio è costituito da leghe di alluminio della serie 3 (3003, 3004) e 5 (5052), che vengono lavorate mediante laminazione, stampaggio, anodizzazione e altri processi. Si divide in tre categorie: gusci in alluminio quadrati, cilindrici e soft pack. Le sue prestazioni ruotano attorno alle tre aree principali di "protezione, tenuta e dissipazione del calore" e i parametri chiave sono conformi agli standard del settore.

Il materiale in lega di alluminio conferisce alle custodie in alluminio delle batterie automobilistiche quattro vantaggi fondamentali: in primo luogo, bilancia leggerezza ed elevata resistenza, con una densità di soli 2,7 g/cm³, che è del 40% -50% più leggera rispetto ai gusci in acciaio, migliorando significativamente la densità energetica della batteria. Allo stesso tempo, ha una resistenza alla trazione sufficiente per resistere alla pressione di espansione del volume di carica e scarica delle celle della batteria;

In secondo luogo, ha un'eccellente conduttività termica e dissipazione del calore, con un coefficiente di conducibilità termica di 100-200 W/(m · K), che può condurre rapidamente il calore della cella della batteria, evitare l'accumulo termico e alleviare la polarizzazione della batteria;

In terzo luogo, ha una forte tenuta e resistenza alla corrosione. Dopo il trattamento superficiale, si forma una densa pellicola di ossido che può isolare l'umidità, l'ossigeno e la corrosione dell'elettrolita. La precisione della sigillatura è elevata e può ridurre il tasso di autoscarica della batteria;

In quarto luogo, ha una forte adattabilità del processo e costi controllabili, buona duttilità, può essere trasformato in varie specifiche, ampie fonti di materie prime, tecnologia di produzione matura, costi inferiori rispetto ai gusci in acciaio inossidabile ed è adatto per la produzione su larga-scala.

Allo stesso tempo, ci sono due grossi limiti che possono essere superati nel caso dell’alluminio per le auto a nuova energia. Uno è l'insufficiente resistenza all'alta tensione, che è soggetta a corrosione elettrochimica nel sistema di batterie ad alta-tensione da 800 V e richiede la modifica della lega e l'ottimizzazione del rivestimento superficiale;

In secondo luogo, la resistenza alle basse-temperature è scarsa ed è soggetta a fragilità al di sotto dei -20 gradi, rendendo difficile l'adattamento agli scenari di stoccaggio energetico all'aperto nelle regioni fredde.

L'involucro prismatico in alluminio è un materiale accessorio standard per le batterie agli ioni di litio-. Entro il 2024, il mercato globale dei gusci di alluminio agli ioni di litio raggiungerà gli 8,6 miliardi di yuan, con una domanda nel nuovo settore energetico che rappresenterà oltre il 90% e un tasso di crescita medio annuo superiore al 18%. Si prevede che le vendite sul mercato globale raggiungeranno i 2,455 miliardi di dollari entro il 2032, con un focus su tre scenari principali: batterie per l’energia, batterie per l’elettronica di consumo e batterie per l’accumulo di energia.

Le batterie di alimentazione rappresentano lo scenario di applicazione principale, rappresentando oltre il 65%. Le custodie in alluminio per batterie al litio, con la loro struttura stabile e l'elevato utilizzo dello spazio, occupano il 70% della quota di mercato delle batterie di potenza. I gusci cilindrici in alluminio sono comunemente utilizzati nelle-batterie di fascia alta per soddisfare le esigenze di diversi tipi di celle;

Il settore delle batterie per l'elettronica di consumo rappresenta oltre il 20% e le custodie per batterie in alluminio New Energy richiedono gusci cilindrici in alluminio di piccole dimensioni,-ultra-leggeri, ad alta-precisione, comunemente usati e di piccole dimensioni-, adatti per dispositivi portatili come telefoni cellulari e laptop; Le batterie per l'accumulo di energia rappresentano lo scenario in più rapida crescita, spesso utilizzando gusci quadrati di alluminio a pareti spesse in grado di sopportare l'espansione del volume di carica e scarica a lungo termine-e resistere all'impatto di ambienti esterni complessi. Con la crescita esplosiva delle spedizioni globali di batterie per l’accumulo di energia, la domanda di gusci di alluminio continuerà ad aumentare.

Il nucleo della caratterizzazione dell'involucro della batteria in alluminio è quello di controllare le quattro dimensioni del materiale, delle proprietà meccaniche, delle prestazioni di tenuta e della resistenza alla corrosione, fornendo supporto per l'ottimizzazione del processo e l'adattamento della scena. Il metodo di caratterizzazione principale è conforme agli standard di settore e alle specifiche di test pertinenti. La caratterizzazione dei materiali e della composizione costituisce la base, con particolare attenzione ai test sui gradi delle leghe di alluminio, sulla composizione chimica e sulla purezza per garantire che il contenuto di impurità soddisfi i requisiti ed eviti di compromettere la robustezza e la resistenza alla corrosione;

La caratterizzazione meccanica e della formabilità è fondamentale. Attraverso macchine di prova universali, test di stampaggio, ecc., vengono testati la resistenza alla trazione, la formabilità e la durezza per garantire che il guscio di alluminio ricaricabile soddisfi i requisiti di imballaggio del nucleo, controllando al contempo l'uniformità dello spessore della parete; La caratterizzazione della tenuta e della resistenza alla corrosione è la convalida finale, che garantisce che il guscio di alluminio sia privo di perdite, resistente alla corrosione-e abbia una pellicola di ossido superficiale stabile attraverso il metodo di immersione, il metodo di rilevamento delle perdite di elio, il test di immersione dell'elettrolita, il test di nebbia salina, ecc., soddisfacendo i requisiti di diversi scenari.

Attualmente, l'industria dei contenitori per batterie per auto elettriche si sta sviluppando verso la direzione "pareti sottili, elevata robustezza, resistenza all'alta tensione e rispetto dell'ambiente". Con la popolarità delle batterie ad alta-voltaggio da 800 V, delle batterie-allo stato solido e delle batterie per l'accumulo di energia ad alta capacità, vengono imposti requisiti più elevati alle prestazioni dei gusci di alluminio e i quattro punti caldi della ricerca meritano un'attenzione speciale. Uno è il miglioramento della tecnologia di modifica della lega, lo sviluppo di materiali in lega di alluminio modificati, il miglioramento della resistenza all'alta tensione e alle basse temperature, la realizzazione di gusci di alluminio a pareti sottili- e l'ulteriore miglioramento della densità energetica della batteria;

Il secondo è ottimizzare il processo di trattamento superficiale, sviluppare nuovi processi di anodizzazione e rivestimento ceramico, migliorare la resistenza alla corrosione e le prestazioni di isolamento e ottimizzare la resa produttiva;

Il terzo riguarda lo stampaggio integrato e l'integrazione funzionale, promuovendo lo stampaggio integrato di gusci in alluminio con valvole e poli a prova di esplosione-, sviluppando gusci compositi in alluminio con funzioni integrate di dissipazione del calore e isolamento e adattandosi alle esigenze delle batterie di fascia alta-;

Il quarto riguarda la produzione e il riciclaggio ecologici, ottimizzando i processi produttivi per ridurre l'inquinamento, promuovendo il riciclaggio e il riutilizzo dei gusci di alluminio delle batterie agli ioni di litio- ritirate, ottenendo il riciclaggio delle risorse e allineandosi alla strategia del doppio carbonio. In futuro, con la continua esplosione della nuova industria energetica, i gusci in alluminio a celle nude subiranno un duplice miglioramento in termini di prestazioni e domanda. Le aziende che padroneggiano le tecnologie di base domineranno il settore e promuoveranno lo sviluppo di alta-qualità nel campo dei materiali ausiliari per le batterie al litio.

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