Guida alla selezione degli involucri delle batterie in lega di alluminio: analisi completa di specifiche, livelli di protezione e scenari applicativi

Con lo sviluppo di nuova energia, veicoli elettrici, sistemi di accumulo di energia e apparecchiature elettroniche industriali, gli involucri in lega di alluminio sono diventati un componente importante dei sistemi di batterie e dei dispositivi elettronici. Sia che vengano utilizzati per custodie in alluminio per pacchi batterie al litio EV o per pacchi batterie al litio Powerwall in sistemi di accumulo di energia, la selezione appropriata delle specifiche dell'involucro, dei livelli di protezione e delle proprietà dei materiali influisce direttamente sull'affidabilità, sulla sicurezza e sulla durata dell'apparecchiatura.

 

 

 

Molti addetti agli acquisti si concentrano sulle dimensioni e sui livelli di protezione nella scelta degli involucri, ma dal punto di vista dell'applicazione ingegneristica è più importante chiarire l'effettivo ambiente operativo dell'apparecchiatura.

 

Innanzitutto è necessario valutare il carico meccanico che l’attrezzatura sopporterà. Se l'apparecchiatura viene installata in un ambiente vibrante per periodi prolungati, come in linee di produzione automatizzate industriali, veicoli elettrici o apparecchiature mobili, i requisiti di resistenza dell'involucro sono significativamente più elevati rispetto alle normali apparecchiature interne. Per le applicazioni automobilistiche, come le custodie in alluminio per le batterie automobilistiche, sono generalmente richieste maggiore rigidità strutturale e resistenza alla fatica.

 

In secondo luogo, è necessario chiarire i requisiti di sicurezza elettrica. Per le apparecchiature ad alta-tensione o i sistemi elettronici di precisione, l'involucro non solo fornisce protezione meccanica ma deve anche ospitare funzioni di messa a terra, protezione anti-statica ed elettromagnetica. Ad esempio, in alcune applicazioni con custodie in alluminio per batterie LFP, una buona continuità di conduttività e un design di messa a terra strutturale possono ridurre efficacemente il rischio di interferenze elettromagnetiche.

 

Infine, dovrebbero essere considerati i fattori di invecchiamento ambientale. Ambienti umidi e caldi, ambienti con nebbia salina, ambienti polverosi e radiazioni ultraviolette esterne influiscono tutti sulla durata della custodia. Per le apparecchiature di accumulo di energia o di monitoraggio installate all'aperto per periodi prolungati, il semplice aumento del grado IP non può risolvere completamente i problemi di corrosione e condensa.

 

 

Lega di alluminio 6063

Il 6063 ha eccellenti proprietà di estrusione e trattamento superficiale, che lo rendono uno dei materiali più comuni per gli involucri dei dispositivi elettronici. Il suo effetto di anodizzazione superficiale è buono, rendendolo adatto per apparecchiature interne, controller e prodotti di alimentazione.

In alcune custodie in alluminio per progetti di pacchi batteria per bici elettriche, il materiale 6063 può bilanciare il controllo del peso e le prestazioni di dissipazione del calore.

 

Lega di alluminio 6061

6061, dopo il rafforzamento del trattamento termico, ha un'elevata resistenza ed è adatto per strutture portanti-e ambienti soggetti a vibrazioni. Per le custodie in alluminio per i pacchi batteria LiFePO4 degli autobus elettrici che richiedono un'elevata affidabilità strutturale, il materiale 6061 fornisce in genere un migliore supporto meccanico.

 

Lega di alluminio 5052

5052 appartiene alla serie di alluminio resistente alla ruggine- e ha una forte resistenza alla corrosione, che lo rende particolarmente adatto per le zone costiere e gli ambienti ad alta-umidità.

In alcuni progetti di custodie in alluminio per batterie ricaricabili LiFePO4 soft-pack, 5052 migliora efficacemente l'adattabilità ambientale e la stabilità a lungo-termine della custodia.

 

 

 

Lo spessore dell'involucro influisce direttamente sulla resistenza strutturale, sul peso e sui costi di produzione.

 

Gli spessori della lamiera inferiori a 1,0 mm sono generalmente adatti per prodotti elettronici leggeri e protezione dei moduli interni, ma non sono consigliati per strutture portanti-.

 

Da 1,2 mm a 1,5 mm è una scelta comune per apparecchiature industriali e involucri di batterie standard, ottenendo un buon equilibrio tra costo e resistenza.

 

Per dispositivi di accumulo di energia di grandi dimensioni o sistemi di batterie-per carichi pesanti, come custodie in alluminio per pacchi batterie LiFePO4 per auto, si consiglia generalmente uno spessore di 1,8 mm o più per migliorare la resistenza alla deformazione e la stabilità a lungo-termine.

 

 

Le classificazioni IP riflettono principalmente la resistenza dell'apparecchiatura alla polvere e all'acqua, ma nelle applicazioni pratiche di ingegneria è ancora necessaria una valutazione completa basata sulla progettazione strutturale.

 

IP20 è adatto per ambienti interni, impedendo l'ingresso di corpi estranei più grandi nell'apparecchiatura.

IP54 soddisfa i requisiti della maggior parte degli ambienti industriali ed è adatto a scenari con polvere e leggera umidità.

IP65 è adatto per apparecchiature esterne, prevenendo efficacemente l'intrusione di polvere e spruzzi d'acqua, ma la struttura completamente sigillata può causare condensa all'interno.

 

IP67 è adatto per l'immersione in acqua a breve-termine e si trova comunemente in apparecchiature industriali specializzate e in alcune custodie in alluminio per prodotti di batterie al piombo-acido di ricambio per motori.

 

Pertanto, nelle applicazioni ad alta-umidità, le valvole impermeabili e traspiranti, le strutture di drenaggio e la progettazione del flusso d'aria interno sono spesso più importanti del semplice aumento del grado di protezione IP.

 

 

Veicoli elettrici e sistemi di batterie di alimentazione

Le batterie di alimentazione sono esposte a vibrazioni, urti e variazioni di temperatura per periodi prolungati. Per le custodie in alluminio per pacchi batteria per bici elettriche agli ioni di litio e sistemi di batterie per veicoli a nuova energia, la resistenza strutturale, la capacità di dissipazione del calore e la resistenza alla fatica dovrebbero essere l'obiettivo principale.

 

Sistemi di accumulo dell'energia

I dispositivi di accumulo dell'energia residenziale e commerciale richiedono in genere una lunga durata e buone prestazioni di dissipazione del calore. L'involucro utilizzato nella custodia in alluminio per il pacco batteria al litio Powerwall deve dare priorità alla resistenza alla corrosione, alla progettazione della gestione termica e alla stabilità ambientale a lungo-termine.

 

Imballaggio di celle e moduli

Nel campo delle celle prismatiche, il guscio in alluminio delle celle prismatiche al litio è diventato la soluzione strutturale tradizionale. Questo tipo di custodia non deve solo garantire l'accuratezza dimensionale, ma deve anche considerare la saldabilità e le prestazioni di tenuta.

Per i prodotti con guscio in alluminio per celle di batterie al litio ferro fosfato e celle prismatiche LFP, sono generalmente richieste elevata planarità e precisione di lavorazione.

 

Veicoli elettrici

Le biciclette elettriche, le motociclette elettriche e le attrezzature per il trasporto leggero hanno requisiti elevati di leggerezza. Questi prodotti adottano ampiamente la struttura del pacco batteria Lifepo4 della custodia in alluminio per auto elettriche per ottenere un migliore controllo del peso e una migliore dissipazione del calore.

 

 

 

Nell'acquisto di custodie in lega di alluminio, oltre alle dimensioni e al prezzo, è opportuno dare priorità ai seguenti parametri tecnici:

 

Lo spessore del film di ossido determina la resistenza alla corrosione. Per gli ambienti interni ordinari si consiglia un minimo di 12μm; per ambienti umidi si consiglia uno spessore di 18μm o superiore. La continuità della messa a terra influisce direttamente sulle prestazioni di compatibilità elettromagnetica (EMC).

 

Per i sistemi di controllo elettronico e i sistemi di gestione delle batterie, la conduttività dell'involucro deve soddisfare i requisiti di progettazione.

 

Le prestazioni di gestione termica si riferiscono alla durata della batteria e alla stabilità dell'apparecchiatura. Che si tratti del guscio in alluminio di una batteria agli ioni di litio- o di un involucro di stoccaggio di energia di grandi dimensioni, è necessario valutare i percorsi di dissipazione del calore e la progettazione della resistenza termica.

 

Inoltre, per alcune applicazioni speciali, come i gusci in alluminio per batterie Samsung agli ioni di litio, batterie agli ioni di litio e batterie agli ioni di litio e ferro, la precisione della lavorazione, la qualità della saldatura e l'affidabilità della tenuta devono essere attentamente esaminate.

 

 

Selezioneinvolucri in lega di alluminionon è semplicemente una questione di abbinamento delle taglie; coinvolge molteplici dimensioni, tra cui resistenza strutturale, sicurezza elettrica, capacità di protezione, progettazione di dissipazione del calore e adattabilità ambientale. Un processo di selezione ragionevole dovrebbe iniziare dalle condizioni di applicazione, valutare in modo completo i carichi meccanici, i requisiti elettrici e le condizioni ambientali, quindi combinare il tipo di materiale, lo spessore della lamiera e il livello di protezione per la progettazione del sistema.

 

Per i nuovi prodotti energetici, come una custodia in alluminio per un guscio in alluminio a cella di tipo Primatic del pacco batteria LiFePO4 da 12 V, la selezione scientifica del guscio può migliorare efficacemente l'affidabilità dell'apparecchiatura, ridurre i costi di manutenzione e prolungare la durata dell'intero sistema.