L'analisi del settore dei componenti strutturali delle batterie agli ioni di litio-: tendenze di sviluppo delle tecnologie di involucro in alluminio, celle a sacchetto e confezionamento delle batterie di alimentazione

Con la rapida crescita dei mercati dei nuovi veicoli energetici, dei sistemi di stoccaggio dell'energia, delle due-ruote elettriche e dell'energia di backup industriale, i componenti strutturali delle batterie al litio sono diventati una parte indispensabile e cruciale della catena industriale delle batterie di alimentazione. Essendo componenti vitali di protezione meccanica e di connessione elettrica del sistema batteria, i componenti strutturali influiscono direttamente sulle prestazioni di sicurezza, sulle prestazioni di tenuta, sulla durata del ciclo e sull'efficienza di utilizzo dell'energia della batteria.

 

I componenti strutturali della batteria al litio includono tipicamente l'involucro della cella, il gruppo del coperchio superiore, i terminali, le linguette di collegamento, i connettori flessibili e i materiali di incapsulamento della batteria. Tra questi, i componenti strutturali dell'involucro in alluminio sono una delle soluzioni più utilizzate nell'attuale campo delle batterie di alimentazione, ampiamente applicate nelle custodie in alluminio per pacchi batterie al litio EV, sistemi di accumulo di energia e moduli di batterie di alimentazione per veicoli di nuova energia.
 

 

 

I componenti strutturali della batteria al litio si riferiscono a parti metalliche o in materiale composito utilizzate per proteggere la cella, consentire la conduzione di corrente, fornire supporto meccanico e offrire protezione di sicurezza.

 

In base alla forma dell’imballaggio, le batterie al litio tradizionali sono attualmente divise in tre tipologie principali: batterie prismatiche, batterie cilindriche e batterie a sacchetto.

 

Le batterie quadrate e cilindriche utilizzano tipicamente un involucro di metallo duro, con la struttura centrale costituita dall'involucro della batteria e da una piastra di copertura. Le batterie a custodia, invece, utilizzano una struttura di incapsulamento in film plastico di alluminio- per ottenere un design più leggero.

 

Per i sistemi di accumulo di energia su larga-scala, l'uso di una custodia in alluminio per i pacchi batteria al litio Powerwall migliora efficacemente la resistenza meccanica e l'adattabilità ambientale del pacco batteria, trovando così un'applicazione diffusa nello stoccaggio di energia residenziale e commerciale.

 

 

Le batterie di potenza immagazzinano una grande quantità di energia elettrica. Quando si verificano sovraccarichi, cortocircuiti o instabilità termica, la pressione interna della cella aumenta rapidamente.

 

I componenti strutturali non solo fissano le celle ma svolgono anche le seguenti funzioni chiave:

 

Conduzione corrente
Sigillatura delle cellule
Rilascio della pressione
Protezione da cortocircuito
Protezione dalla corrosione
Supporto meccanico

 

Soprattutto nei sistemi di batterie ad alta tensione e nelle piattaforme di veicoli a nuova energia, la precisione della progettazione dei componenti strutturali influisce direttamente sulle prestazioni di sicurezza complessive del veicolo.

 

Per i sistemi di alimentazione che utilizzano custodie in alluminio per batterie automobilistiche, i componenti strutturali devono soddisfare contemporaneamente molteplici requisiti, tra cui elevata robustezza, leggerezza e resistenza alla corrosione.
 

 

 

Nel mercato delle batterie prismatiche, i gusci in alluminio sono diventati la scelta principale.

 

I materiali in alluminio sono leggeri, hanno un'eccellente conduttività termica e sono facili da lavorare, soddisfacendo il duplice requisito di alta densità di energia e design leggero per le batterie di alimentazione.

 

Le moderne batterie di potenza adottano ampiamente la soluzione del guscio in alluminio per le celle prismatiche al litio, formando una struttura a guscio completa attraverso processi di imbutitura profonda, stampaggio e saldatura di precisione.

 

Per i settori degli autobus a nuova energia e dei veicoli commerciali, i gusci in alluminio per i pacchi batteria LiFePO4 degli autobus elettrici dei veicoli elettrici sono diventati un'importante direzione applicativa, con la loro struttura ad alta-resistenza in grado di resistere alle vibrazioni a lungo-termine e alle condizioni operative complesse.

 

Nel frattempo, anche il settore delle batterie per l’accumulo di energia sta adottando sempre più gusci in alluminio per le celle delle batterie al litio ferro fosfato per migliorare la sicurezza e l’affidabilità complessive dei sistemi di batterie al litio ferro fosfato.

 

 

Nella struttura di una batteria-rigida, il coperchio è solitamente la parte tecnologicamente più avanzata.

Un gruppo completo del coperchio della batteria in genere include:

 

Terminali
Valvola-antideflagrante
Valvola di sicurezza
Dispositivo di interruzione della corrente
Componenti isolanti

 

Quando la pressione interna della batteria aumenta in modo anomalo, la struttura a prova di esplosione- può rilasciare la pressione in tempo, riducendo il rischio di fuga termica.

 

I terminali sono responsabili della trasmissione di corrente, garantendo una connessione stabile tra la cella e il circuito esterno.

Nella progettazione dei gusci in alluminio delle batterie LFP di grandi dimensioni, l'ermeticità e la qualità della saldatura del coperchio spesso determinano la durata dell'intera cella.

 

 

La produzione di involucri in alluminio per batterie al litio rientra nel tipico campo della lavorazione di precisione dei metalli.

I processi comuni includono:

 

Stampaggio di precisione
Imbutitura profonda
Saldatura laser
Lavorazioni CNC di precisione
Trattamento superficiale

La tecnologia di imbutitura profonda determina direttamente la precisione dimensionale e la consistenza del guscio.

 

Per i prodotti con guscio in alluminio con celle prismatiche LFP, le tolleranze dimensionali sono solitamente controllate entro un intervallo molto piccolo per garantire la stabilità del successivo assemblaggio automatizzato.

 

Con il miglioramento dei livelli di produzione automatizzata, le moderne linee di produzione di componenti strutturali hanno ampiamente adottato sistemi di ispezione intelligenti per ottenere una produzione ad alta-coerenza.
 

 

 

A differenza delle batterie a guscio rigido, le batterie a pacco morbido utilizzano una pellicola di plastica e alluminio per l'incapsulamento.

 

La pellicola plastica di alluminio- è generalmente composta da uno strato di nylon, uno strato di foglio di alluminio e uno strato di polipropilene, offrendo buone proprietà barriera e flessibilità.

 

I maggiori vantaggi delle batterie soft-pack sono:

Leggero, alta densità di energia, design flessibile e buone prestazioni di sicurezza.

Pertanto, sono ampiamente utilizzati nell'elettronica di consumo, nello stoccaggio di energia-di fascia alta e in alcuni settori dei veicoli a nuova energia.

 

Per alcune applicazioni leggere, come i prodotti correlati alla custodia in alluminio per batterie ricaricabili LiFePO4 soft-pack, la scelta tra soluzioni soft-pack e guscio in alluminio-spesso si basa su requisiti specifici.

 

 

Le batterie quadrate offrono vantaggi come struttura compatta, elevata efficienza del pacco ed elevato utilizzo dello spazio, rendendole l’approccio tradizionale nell’attuale mercato dei veicoli a nuova energia.

 

Le batterie cilindriche hanno processi di produzione maturi, elevata uniformità e sono adatte per la produzione automatizzata su larga-scala. Molti sistemi di celle prismatiche Samsung con guscio in alluminio e batterie cilindriche adottano metodi di produzione standardizzati per garantire la stabilità del prodotto.

 

Le batterie in custodia offrono una maggiore densità di energia e un peso più leggero, ma il loro processo di produzione è più complesso e richiede materiali di imballaggio di-qualità superiore.

 

In un’ottica di sviluppo del mercato, questi tre percorsi tecnologici coesisteranno per un periodo considerevole, formando layout differenziati in base a diversi scenari applicativi.

 

 

Con la continua crescita di nuovi veicoli energetici, sistemi di stoccaggio dell'energia e apparecchiature di trasporto intelligenti, i componenti strutturali delle batterie agli ioni di litio- si stanno sviluppando nelle seguenti direzioni:

 

Applicazione di materiali in lega di alluminio-più resistenti

Design strutturale più leggero

Livelli più elevati di produzione automatizzata

Maggiore-controllo della coerenza dimensionale

Design di protezione di sicurezza superiore

Maggiore utilizzo del materiale

 

In futuro, che si tratti della custodia in alluminio per il pacco batterie LiFePO4 per auto, della custodia in alluminio per il pacco batterie di bici elettriche o del guscio in alluminio della batteria prismatica al litio utilizzata nei sistemi di accumulo di energia su larga-scala, tutto continuerà a essere aggiornato verso una maggiore precisione, maggiore affidabilità e costi inferiori.

 

 

Sebbene i componenti strutturali delle batterie agli ioni di litio-non rappresentino la percentuale più elevata del costo delle batterie, sono componenti fondamentali cruciali che determinano la sicurezza, la stabilità e la durata della batteria. Dagusci di alluminio per batterie agli ioni di litio-ai moduli di batterie di potenza su larga scala-, dai sistemi di stoccaggio dell'energia ai veicoli elettrici, lo sviluppo della tecnologia dei componenti strutturali è sempre progredito di pari passo con il potenziamento del nuovo settore energetico. Con i continui progressi nei processi di produzione e la costante innovazione nella tecnologia dei materiali, i componenti strutturali del guscio in alluminio ad alte-prestazioni svolgeranno un ruolo ancora più importante nella futura nuova catena del settore energetico.