Hönnun og greining á prismatískum frumuskipulagi

一. Yfirlit yfir prismatískan frumuuppbyggingarhluta
Prismatic frumuskipulagshlutir gegna lykilhlutverki í litíum rafhlöðum. Þeir þjóna fyrst og fremst aðgerðum eins og orkuflutningi, raflausnum, öryggisvernd, rafhlöðustuðningi og festingu og utanhússskreytingum. Þessir íhlutir hafa bein áhrif á öryggi, þéttingu og orkunýtingu litíum rafhlöður.

Samkvæmt viðeigandi gögnum náði markaðsstærð litíum rafhlöðu íhluta í Kína 33,8 milljörðum Yuan árið 2022, sem jafngildir 93,2%vexti milli ára. Meðal þeirra hafa PRISMATIC rafhlöðuskipulag íhlutir lengi skipað meirihluta markaðshluta íhluta, með markaðshlutdeild allt að 90,7%, en sívalur rafhlöðuskipulagshlutar eru aðeins 9,3%. Þessi yfirburði stafar aðallega vegna örrar þróunar á nýjum orkubifreiðamarkaði Kína, knúinn af sterkum stuðningi stjórnvalda. Framleiðslugeta rafhlöðuframleiðenda og fjöldi frumna í hverri pöntun hefur aukist verulega og prismatískar rafhlöður henta betur til að mæta kröfum um stórfellda framleiðslu.

Prismatic frumubyggingarhlutar eru venjulega samsettir úr skel og hlífðarplötu. Framleiðsluferlið skeljar er tiltölulega einfalt, fyrst og fremst að nota stöðugar djúpar teikningarferlar og er almennt úr stáli eða áli. Það býður upp á mikla burðarvirkni og sterka viðnám gegn vélrænni álag. Aftur á móti er framleiðsluferlið á hlífðarplötunni yfirleitt mun flóknara en skelin. Helstu aðgerðir þess fela í sér festingu/þéttingu, straumleiðni, þrýstingsléttir, öryggi við öryggi og draga úr rafstærð. Til dæmis er topphlífin leysir soðin við álskelina til að umlykja og festa beran klefa en tryggja lokaða uppbyggingu. Hljómum efstu hlífðarinnar, strætó og flipum fyrir frumur eru soðnar til að tryggja rétta hleðslu og losunarstraum. Þegar rafhlaðan lendir í óeðlilegum aðstæðum og innri þrýstingur eykst, opnast öryggisventill efsta hlífarinnar til að losa þrýsting og draga úr hættu á sprengingu.

Prismatic frumuskipulagshlutir gegna ómissandi hlutverki í litíum rafhlöðum og markaðshorfur þeirra verða sífellt breiðari með þróun nýja orkutækis og orkugeymslu.

2. Tegundir og aðgerðir burðarhluta

(a) skel
Sem áríðandi hluti af prismatískum frumuskipulagi í frumum gegnir skelin lykilhlutverk í festingu, vernd, þéttingu og hitaleiðni. Það þjónar sem hindrun milli virku efnanna inni í frumunni og ytra umhverfisins allan líftíma þess, sem veitir innra rafefnafræðilega kerfið og tryggir að fruman viðheldur stöðugu uppbyggingu við ýmsar aðstæður.

Hvað varðar vernd, þá þolir skelin ákveðin vélræn álag og kemur í veg fyrir að ytri áhrif skemmist frumunni. Þéttingaraðgerð þess tryggir að raflausnin lekur ekki og viðheldur venjulegu rekstrarástandi rafhlöðunnar. Að auki hjálpar skelin við hitaleiðni með því að losa hita sem myndast við rafhlöðuaðgerð og auka þannig öryggi rafhlöðunnar og lengja líftíma hans.

Framleiðsluferlið skeljarins felur aðallega í sér hráefni, nákvæmni stöðugt djúpa teikningu, skurður, hreinsun, þurrkun og skoðun. Meðal þessara er nákvæmasta djúp teiknitækni mest krefjandi þáttur í skelframleiðslu. Meðan á þessu ferli stendur er bráðnauðsynlegt að tryggja einsleitan veggþykkt og koma í veg fyrir beinbrot.

Í samanburði við hefðbundna stimplun eins þrepa er nákvæmari djúp teikning erfiðari. Kjarnarhindranir þess liggja í mótum og teiknibúnaði. Hágæða mót og háþróaður teiknibúnaður er mikilvægur til að tryggja víddar nákvæmni og afköst stöðugleika skeljarins.

(b) Coverplata
Kápaplötan gegnir lykilhlutverki í prismatískum frumubyggingarþáttum og veitir aðgerðir eins og tengingu, einangrun, þéttingu og sprengingarvörn.

Stálhettan er staðsett efst á hlífðarplötunni og hefur mikinn styrk, sem gerir það ónæmt fyrir aflögun undir ytri öflum. Það þjónar til að verja sprengjuþétt álblað og er einnig hluti til að tengja rafhlöður í pakkningunni. Þéttingarhringurinn er staðsettur á ysta brún hlífðarplötunnar og einangrar innri málmhluta sameinaðs hettu frá rafhlöðu stálskel. Það veitir einangrun til að koma í veg fyrir innri skammhlaup og tryggir einnig innsigli eftir að rafhlaðan er innsigluð.

Sprengingarþéttur hluti er fyrst og fremst notaður til að skera niður afl og þrýstingsléttir við ofhleðslu rafhlöðunnar til að koma í veg fyrir sprengingu sem stafar af of miklum innri þrýstingi. Það samanstendur af einangrunarhring, sprengjuþéttum álplötu og tengi á áli. Sprengingarþétt álblað er staðsett í miðri hlífðarplötunni og er kjarnaþátturinn sem ákvarðar hringrásina og losun mikilvægs þrýstings. Þegar innri þrýstingur rafhlöðunnar nær ákveðnu gildi springur hann sjálfkrafa til að losa þrýsting og tryggja öryggi rafhlöðunnar. Tenging álplötunnar er staðsett neðst á hlífðarplötunni og er tengt við sprengjuþétt álplötu með leysir suðu. Komi til hættulegra aðstæðna aftengist það sprengjuþéttu álplötunni. Einangrunarhringurinn er staðsettur við tenginguna á milli tengi á áli og sprengingarþéttu álblaðsins, sem veitir einangrun og einangrun.

Framleiðsluferlið á hlífðarplötunni er flóknara en skelin og felur aðallega í sér stimplun og innspýtingarmótun, skoðun íhluta, líming, malbiksdýfingu, umbúðir á brún, mótun, blettasuðu, íhluta samsetning, blettasuðu, lokasamsetning og skoðun fyrir geymslu. Prófunarstigin fela í sér sprengjuþéttan þrýstipróf, helíum lekapróf, innri viðnámspróf og viðnámspróf. Erfiðari stig í framleiðsluferlinu eru stimplun og suðuhlutar, þar með talið stimplun stálhettu, sprengiþéttur álplata, tengir stimplun á álplötu, stimplun á innsigli, einangrunarhring, núnings suðu við uppsetningu flugstöðva og leysir suðu meðan á samsetningu stóð.

(c) Tengingarplata rafhlöðueiningar

Tengingarplata rafhlöðueiningarinnar gegnir mikilvægu hlutverki við að tengja íhluti rafhlöðueiningunnar. Það er að mestu leyti gert með því að nota samsett efni með fjöllagi, þar sem eitt lag virkar sem tengingarlag milli tengisins og flugstöðvarinnar til að tryggja góða suðuárangur. Marglagsefnið stafla tryggir rafleiðni tengiplötunnar. Eftir að hafa unnið grunnplötuna með mörgum lögum af filmu myndar það sveigjanlegt svæði til að bæta upp tilfærslu af völdum stækkunar rafhlöðufrumunnar og dregur úr áhrifum á lágstyrk viðmót. Tengin fyrir rafhlöðueiningar eru venjulega í rétthyrndum, trapisu, þríhyrningslaga eða stigum. Yfirborð tengingarinnar er húðuð með 0. 1mm þykkt nikkelhúðað koparþynna, sem er viðkvæmt fyrir oxun og aflitun við hátt hitastig við suðu, sem krefst fægingu og hreinsun án þess að skemma yfirborðshúðina.

3. Hönnunarmálagreining

(a) Hönnun nýrra sprengiþéttna loki

Í nýrri tegund af prismatískri frumuuppbyggingu er sprengingarþéttur loki staðsettur á gagnstæða hlið jákvæðra og neikvæðra rafskauta, sem snýr að jörðu. Þessi hönnun býður upp á nokkra kosti. Í fyrsta lagi, með þessu skipulagi, þarf efri rými frumunnar ekki að panta pláss fyrir sprengingarþéttan loki og spara mjög innra rými í klefa skelinni. Samkvæmt viðeigandi rannsóknargögnum getur þessi hönnun aukið rúmmál orkuþéttleika um það bil [x]%. Í öðru lagi, í hagnýtum forritum, ef vöran upplifir hitauppstreymi vegna óhóflegs hitastigs, mun sprengingarþéttur loki rofna án þess að setja hættu fyrir stjórnklefa og farþega í skála og útrýma persónulegum öryggisáhættu.

Til dæmis, í hagnýtum forritum í nýjum orkubifreiðum, veitir þessi nýja prismatíska frumuuppbygging hærri öryggisatryggingu fyrir farþega.

(b) samþætt hönnun
Í sumum tilvikum framleiðslu á prismatískri frumu er fljótandi kælingarplata, strætó og sýnatöku belti hannað á samþættan hátt. Þessi hönnun hefur verulegan kosti. Annars vegar dregur vökvakælisplata fljótt úr frumuhitastiginu og tryggir að fruman starfar innan ákjósanlegs hitastigs og bætir þannig afköst frumna og líftíma. Til dæmis, í hagnýtum prófum, gátu prismatískar frumur með samþættum fljótandi kælingarplötum lækkað hitastigið með [x] gráðu undir stöðugri háálag miðað við hefðbundna hönnun. Aftur á móti dregur samþætta hönnunin úr fjölda íhluta, einfaldar samsetningarferlið og bætir framleiðslugerfið. Á sama tíma hjálpar samþætta hönnunin að draga úr heildarkostnaði og eykur samkeppnishæfni markaðarins.

(c) Uppbygging flipa samsetningar
Hönnun vorklemmunnar í fullri flipanum Prismatic frumuuppbyggingin er einstök. Vorklemmurinn samanstendur af fyrsta flatplötu og annarri flatplötu og myndar V-laga uppbyggingu úr teygjanlegum málmi. Þessi hönnun hefur verulegan kosti við að tengja flipana og hlífðarplötuna. Í fyrsta lagi notar teygjanleg V-laga vorklemmur sinn eigin fráköst til að þrýsta á móti bæði hlífðarplötunni og flipanum yfirborð og ná raftengingu. Teygjanlegt afl bætir einnig snertileiðni milli viðmótanna. Svo lengi sem teygjanlegt kraftur er til, verður leiðni áfram, útrýma þörfinni fyrir soðnar tengingar og draga úr erfiðleikum samsetningar. Í öðru lagi fer leiðandi þversniðssvæði vorklemmunnar eftir þversniðssvæði tengingarinnar milli fyrstu og annarrar flata plötanna, sem er stærri en tengingin sem myndast af hefðbundnum strætó og suðu. Til dæmis, í hagnýtum prófum, sýndu prismatískar frumur sem tengjast vorklemmum meiri yfirstraumgetu en þær sem notuðu hefðbundnar suðuaðferðir og bættust um [x]%.

(d) Hönnun fastra uppbyggingar
Fasta uppbyggingin fyrir prismatískar frumur og framleiðsluaðferð rafhlöðueiningarinnar hafa mikið hagnýtt gildi. Hönnunin felur í sér samsetningu rafhlöðu undirvagnsins, topp föst húfu og pökkunarbönd. Rafhlöðu undirvagninn er með fyrsta rafhlöðu sem festir rifa sem aðlagast neðst í prismatísku klefanum og klemmir á öruggan hátt botn frumunnar. Efri fastur húfa er með aðra rafhlöðu sem festir rauf sem aðlagast efst á prismatíska klefanum og klemmir á öruggan hátt á frumunni. Að lokum er pökkunarbandið búið yfir rafhlöðu undirvagninn og efsta fastan hettuna til að mynda eina festingarbyggingu rafhlöðupakka. Að auki er hlíf rafhlöðueiningarinnar búin með miði íhluta og festingarplötu í efstu skipting. Andstæðingur-miði íhlutirnir innihalda leiðar teinar beggja vegna innri skeljar rafhlöðueiningarinnar og takmarka rifbein neðst á hlífinni, sem hjálpar til við að takmarka staðsetningu hvers rafhlöðupakka, sem kemur í veg fyrir hristing. Hægt er að tengja efsta skipting festingarplötuna við ytri skel rafhlöðueiningarinnar, ýta og laga toppana á mörgum rafhlöðupakkningum. Þessi hönnun bætir festingaröryggi prismatískra frumna og veitir áreiðanlega vernd fyrir orkugeymslu rafhlöðukassa.

4.. Hönnun lykilatriði yfirlit yfir

Hönnunarlykilatriðin í prismatískum frumuskiptaþáttum eru fjölmargir og þessi atriði gegna lykilhlutverki við að bæta öryggi og afköst litíum rafhlöður.

(a) Hönnun vökva innspýtingarhafnar
Þéttingarhönnun fljótandi innspýtingargáttarinnar er í beinu samhengi við öryggi rafhlöðunnar og líftíma. Þéttingarstengi fyrir fljótandi innspýtingarhöfn sem hannað er af CATL samanstendur af málmhluta og gúmmíhluta, með truflun passar við snertipunktinn með innspýtingarholinu. Innspýtingarholið er einnig með leyni og gúmmíhlutinn af þéttingarstenginu er hannaður með útstæðri sem getur átt í sambandi við leifar. Þessi hönnun gerir kleift að kæla samsetningu við lágt hitastig og koma í veg fyrir myndun málmbros og agna og tryggja áreiðanlega innsigli vökva innspýtingargáttarinnar. Á sama tíma kemur gúmmíhlutinn í veg fyrir að málmbrot og agnir falli í rafhlöðuskelina og tryggi öryggi rafhlöðunnar. Vélrænni þéttingarbyggingin þarf ekki leysir suðu, einfalda ferlið og draga verulega úr kostnaði.

(b) Jákvæð og neikvæð flugstöð

Jákvæða flugstöðin er venjulega úr áli, en neikvæða flugstöðin er gerð úr kopar-ál samsettu. Aðalhlutverk þeirra er að framkvæma núverandi. Í rafhlöðunni eru efstu hlífðarstöðin, strætó og klefi flipa soðin saman til að tryggja að straumurinn fari í gegnum klefann til að hlaða og losa. Í einingunni er efsta hlífðarstöðin leysir soðin og boltað við strætisvagninn og myndar röð/samsíða tengingar. Að auki getur það beint tengt álskel og jákvæða flugstöðinni útrýmt mögulegum mun á þessu tvennu og komið í veg fyrir tæringu á áli skel.

(c) Að auka jákvæða endanlegt viðnám
Viðnám milli jákvæða flugstöðvar og álskel er mjög lítil, á Milliohm stigi. Þegar skammhlaup á sér stað er lykkjustraumurinn mikill og það getur valdið neisti, sem getur leitt til rafhlöðuelds og stafar af verulegri öryggisáhættu. Sem stendur er leiðandi plast- eða kísilkarbíð oft bætt við á milli topphlífarplötunnar áli og jákvæðu flugstöðvarinnar til að auka leiðandi viðnám milli álskelsins og jákvæðu flugstöðvarinnar. CATL hefur einnig hannað PTC hitameðferð á milli jákvæðu flugstöðvarinnar og efri hlífðarplötunnar. Með því að nýta einkenni hitamistorsins fyrir að breyta viðnám við hitastig getur PTC hitameistarinn fljótt neytt innri orku þegar rafhlaðan upplifir ytri skammhlaup og komið í veg fyrir hitauppstreymi frá of miklum hita á viðnáminu. Þetta útrýma málinu um litla viðnám sem veldur bráðnun en forðast einnig vandamál eins og rafhlöðueld eða viðnám bráðnun vegna of mikils hitastigs.

(d) Sprengingarþétt og hönnunarplötuhönnun
Almennt notar efsta þekja litíum járnfosfat rafhlöður einn sprengiþéttan loki, með opnunarþrýstingi 0. 4 0. 8 MPa. Þegar innri þrýstingur eykst og fer yfir opnunarþrýsting sprengingarþéttna lokans mun lokinn rofna við hakið og opinn til að losa þrýsting. Fyrir rafhlöðukerfi, auk sprengjuþéttna lokans, er einnig notuð SSD afturköllun samsetningarplata. Opnunarþrýstingur sprengjuþéttna lokans og snúningsþrýstingur SSD plötunnar eru venjulega {{1 {12}}}}. 751,05 MPa og 0,45 ~ 0,5 MPa, hver um sig. Þegar innri þrýstingur rafhlöðunnar eykst við SSD afturþrýstingsþrýstinginn er snúningsplötunni ýtt upp og dregur fljótt úr straumnum. Samtímis blæs á álstengingarplötunni og veldur beinum skammhlaupi milli jákvæðra og neikvæðra skautanna á efstu hlífinni og skera fljótt af staðnum.

Hönnunarlykilatriðin í prismatískum frumuskipulagi þætti ná yfir nokkra þætti, þar með talið þéttingu fljótandi innspýtingarhafnar, jákvæða og neikvæðar lokunarhönnun, sem eykur jákvæða endanlegt viðnám og hönnun sprengjuþéttna og viðsnúningsplötur. Þessir hönnunarþættir vinna saman að því að auka öryggi og afköst litíum rafhlöður, sem veita traustan tæknilega aðstoð við þróun nýja orkubifreiðar og orkugeymslu.