I tre tasti di sicurezza nella custodia della batteria in alluminio prismatico: OSD, fusibile e valvola-antideflagrante

Con il rapido sviluppo di nuovi veicoli energetici e di sistemi di stoccaggio dell’energia, la sicurezza delle batterie è diventata una preoccupazione fondamentale nel settore. Soprattutto per le celle prismatiche nelle strutture della custodia in alluminio delle batterie per autoveicoli e delle custodie in alluminio per le auto a nuova energia, garantire la sicurezza della batteria in condizioni estreme come sovraccarico, cortocircuito e fuga termica è diventato un problema chiave nella progettazione delle batterie di potenza.

 

La piastra ribaltabile dell'OSD-, la struttura del fusibile e la valvola-antideflagrante (sfiato) situata sul coperchio della batteria formano il triplo sistema di protezione di sicurezza della custodia prismatica in alluminio della batteria al litio, noto nel settore come le "tre chiavi di sicurezza". Questi progetti non solo salvaguardano il funzionamento stabile della batteria, ma stabiliscono anche la posizione dominante delle custodie in alluminio delle batterie nelle nuove strutture delle batterie energetiche.

 

 

 

 

 

Nelle custodie per batterie in alluminio New Energy, l'OSD (dispositivo di sicurezza contro l'overcharge) è il dispositivo di sicurezza attiva di prima-risposta. L'OSD è una piastra ribaltabile in metallo-situata sotto il terminale negativo della batteria, normalmente isolata. Quando la pressione interna della batteria sale a circa 0,4-0,5 MPa a causa del sovraccarico, l'OSD si ribalta rapidamente e entra in contatto con il blocco conduttivo negativo, creando un cortocircuito temporaneo.

 

Questa azione meccanica attiva il sistema di interruzione della corrente, consentendo alla batteria di terminare la carica e prevenire l'instabilità termica. L'OSD funziona generalmente in combinazione con una struttura a fusibile, fornendo un doppio meccanismo di sicurezza di attivazione meccanica e disconnessione elettrica. Questo approccio di protezione multi-livello è diventato una strategia di sicurezza standard nei design degli involucri delle batterie in alluminio e dei contenitori delle batterie di alimentazione.

 

 

Se l'OSD è un trigger meccanico, il fusibile è il "freno finale" del circuito. Il fusibile è generalmente integrato nel connettore del terminale positivo e presenta un design a collo stretto, controllato con precisione. Quando l'OSD si attiva, creando un cortocircuito, la corrente istantanea può raggiungere migliaia di ampere. Il fusibile si scioglie quindi in pochi millisecondi, interrompendo completamente il percorso della corrente.

 

Questo design di "auto-distruzione" garantisce la sicurezza dell'involucro della batteria: rimane inalterato sotto la normale corrente operativa, ma si scioglie istantaneamente a correnti anormalmente elevate, prevenendo alla radice la fuga termica. Le caratteristiche del fusibile richiedono calcoli rigorosi e verifiche sperimentali per garantire una risposta rapida e un'affidabilità a lungo termine-in tutte le configurazioni delle custodie per batterie in alluminio a celle prismatiche.
 

 

Quando un cortocircuito della batteria interna o un'instabilità termica causano un aumento della pressione del gas fino a 0,9-1,0 MPa, la valvola-antideflagrante (sfiato) diventa l'ultima linea di difesa. Solitamente posizionato al centro del coperchio superiore, è costituito da un foglio di alluminio rigato o da una pellicola composita multi-strato. Si rompe esattamente lungo una linea debole pre-definita, rilasciando gas ad alta temperatura e impedendo al guscio di esplodere.

 

Sebbene sia un componente di sicurezza passiva, la valvola antideflagrante-, in circostanze estreme, determina se il guscio della batteria dell'auto elettrica e il guscio in alluminio ricaricabile possono evitare rotture catastrofiche. Il suo design deve bilanciare la velocità di rilascio della pressione, la precisione della rottura e la resistenza alla corrosione, rendendolo un nodo di sicurezza fondamentale nella progettazione del guscio in alluminio delle batterie agli ioni di litio.

 

 

 

 

I tre principali componenti di sicurezza del guscio quadrato in alluminio delle batterie al litio formano un sistema di difesa progressivo:

 

Tipo di scenario	Condizione di attivazione	Componente di attivazione	Funzione di protezione principale
Protezione da sovraccarico	La pressione dell'aria interna raggiunge 0,4–0,5 MPa	L'OSD	si ribalta meccanicamente, creando un cortocircuito
Taglio attuale	Quando l'OSD viene attivato, viene immediatamente generata una corrente elevata	Il fusibile salta	interrompendo il circuito principale
Estrema riduzione della pressione	La pressione dell'aria sale a 0,9–1,0 MPa	La valvola-antideflagrante	si rompe con precisione per rilasciare la pressione e prevenire esplosioni

 

Questo concetto di design consente alla custodia della batteria in alluminio per veicoli New Energy di attivare automaticamente le protezioni corrispondenti a diversi livelli di rischio, costruendo un sistema di "difesa in profondità" e migliorando significativamente la ridondanza della sicurezza della batteria.

 

 

La piastra di copertura della batteria di alimentazione ad alte-prestazioni e l'alloggiamento della batteria in alluminio imbutito profondo non sono progetti isolati, ma sono strettamente integrati con il processo di produzione delle celle della batteria. Un involucro completo di batteria in alluminio prismatico (ovvero un involucro di batteria in alluminio a celle prismatiche) attraversa in genere le seguenti fasi chiave:

 

Processo	Contenuto chiave	Punti di controllo
Rivestimento per la fabbricazione del foglio di elettrodi	Laminazione, taglio di schede	Spessore e consistenza del rivestimento
Avvolgimento/laminazione del gruppo celle	Saldatura e inserimento cassa	Scheda Resistenza e sigillatura della saldatura
Deposito e deposito di attivazione	Sigillatura e formazione dell'elettrolita	Quantità e qualità della pellicola SEI
Test di separazione della capacità	Separazione e tracciabilità della capacità	Coerenza e tracciabilità delle prestazioni elettriche

 

Durante la fase di assemblaggio, le celle nude vengono incapsulate in un pacco batteria con alloggiamento in alluminio o in un pacco con alloggiamento in alluminio. La precisione della saldatura determina l'efficacia della tenuta della custodia della batteria di alimentazione, mentre la conduttività termica della custodia in alluminio influisce direttamente sulle prestazioni di gestione termica. Alcuni sistemi incorporano anche un modulo LiFePO4 Soft Pack Cell per migliorare la sicurezza, la stabilità e la durata del ciclo.

 

 

La popolarità delle custodie per batterie prismatiche in alluminio deriva dal loro equilibrio tra densità di energia, dissipazione del calore e struttura di sicurezza. Il settore sta attualmente esplorando progetti di sicurezza più intelligenti, come l'integrazione di valvole antideflagranti-sensibili alla temperatura-nei gusci delle batterie di alimentazione, il posizionamento di termistori PTC sull'elettrodo positivo e persino lo sviluppo di coperture intelligenti in grado di monitorare la pressione e la temperatura dell'aria in tempo reale.

 

Con l’applicazione sempre più approfondita delle tecnologie CTP (Cell to Pack) e CTC (Cell to Chassis), la struttura del pacco batteria con alloggiamento in alluminio si sta evolvendo verso l’integrazione, ponendo requisiti più elevati in termini di progettazione strutturale di sicurezza. Le custodie per batterie in alluminio dei futuri veicoli a nuova energia non saranno più semplicemente componenti di protezione meccanica, ma involucri intelligenti che integrano monitoraggio elettrico, feedback di controllo della temperatura e funzioni di riduzione della pressione.

 

 

 

 

Dall'inversione meccanica dell'OSD al fusibile-di interruzione della corrente, al rilascio preciso della pressione della valvola-antideflagrante, questi tre dispositivi insieme formano la linea di difesa di sicurezza per le batterie prismatiche con involucro di alluminio-. Il loro funzionamento coordinato non solo garantisce il funzionamento stabile delle celle della batteria, ma ne stabilisce anche lo stato tecnologicocustodie in alluminio per batterie al litioe custodie in alluminio per batterie nel nuovo settore energetico.

 

Quando vedete la robusta custodia in alluminio delle auto a nuova energia nel sistema di alimentazione dei veicoli a nuova energia, o il guscio in alluminio ricaricabile dei dispositivi portatili di accumulo dell’energia, ricordate: sono questi progetti di sicurezza apparentemente minuscoli che consentono ai moderni sistemi energetici di trovare un perfetto equilibrio tra alta potenza, alta densità e alta sicurezza.