Comparació de diferències estructurals i aplicacions entre les bateries-toves i les bateries d'alumini

A les indústries de nous vehicles d'energia i emmagatzematge d'energia, el material i l'estructura de la carcassa de la bateria afecten directament el rendiment, la seguretat i la vida útil del producte. Actualment, les estructures principals de les cèl·lules de bateries estan representades per bateries-toves (cel·les de paquet suaus LiFePO4) i bateries d'alumini (caixes d'alumini de bateries d'automòbil i caixes d'alumini de bateries de liti).

 

Cadascun té el seu propi embalatge únic, densitat d'energia, resistència mecànica i disseny de muntatge, impulsant el desenvolupament tecnològic de diferents tipus de caixes d'alumini de bateries, carcassa de bateries d'alimentació i caixes de bateries d'alumini de cel·les prismàtiques.

 

 

 

 

La diferència entre els dos es pot entendre mitjançant una metàfora visual:

 

Una bateria de caixa d'alumini és com una llauna de cola, amb una carcassa de metall dur (carcassa de bateria d'alumini). La seva forma fixa i la seva alta resistència proporcionen resistència a la pressió externa i als xocs mecànics, el que el converteix en un format d'embalatge de cèl·lules de bateria estructural típic.

 

Les bateries-toves s'assemblen més a una bossa de gelea, amb una pel·lícula composta de plàstic d'alumini-multicapa-flexible (carcassa d'alumini recarregable) a l'exterior. Tot i que flexibles i lleugers, són més sensibles a les forces externes i requereixen dissenys de protecció més sofisticats.

 

Aquesta metàfora il·lustra completament les diferències fonamentals entre les dues cèl·lules de la bateria pel que fa a l'estructura del material i les estratègies de protecció mecànica.

 

 

Pel que fa a la densitat d'energia per unitat de pes, les bateries-toves en general superen les d'alumini-. A causa de la pel·lícula plàstica d'alumini-extremadament fina i lleugera, les bateries-toves poden empaquetar més material actiu per unitat de massa, donant lloc a una densitat d'energia més alta. Són adequats per a aplicacions amb un pes-sensible i amb espai-restringit, com ara l'electrònica de consum-de gamma alta i alguns vehicles elèctrics-de gamma alta.

 

En canvi, la carcassa metàl·lica de les bateries d'alumini-(caixes d'alumini de bateria/caixes d'alumini per a cotxes d'energia nova) és més pesada, però la seva estructura rígida serveix com a component de càrrega-del mòdul, augmentant la densitat d'energia volumètrica durant la integració del sistema. Aquest disseny s'utilitza àmpliament a les caixes de bateries d'alumini New Energy i als paquets de bateries amb carcassa d'alumini, proporcionant suport addicional per a l'estructura del vehicle.

 

 

La seguretat és una característica bàsica del disseny de la bateria.

 

Les bateries d'alumini-(carcassa de la bateria del cotxe EV / carcassa d'alumini de la bateria d'ions de liti-) ofereixen avantatges significatius en la resistència mecànica, protegint eficaçment contra punxades, aixafaments i impactes. Tanmateix, si la fugida tèrmica interna provoca un augment sobtat de pressió, la carcassa rígida pot augmentar el risc d'explosió si el sistema d'alleujament de pressió (com ara la placa de coberta de la bateria d'alimentació) no respon ràpidament.

 

Les bateries-toves ofereixen un enfocament de seguretat diferent. Els seus embalatges de pel·lícula de plàstic d'alumini-surten o fins i tot s'esquerden de manera natural quan el gas intern s'expandeix, alliberant energia mitjançant l'"auto-alleujament de la pressió" i reduint el risc d'explosió. Tot i que la resistència mecànica és menor, les seves propietats d'alleujament de pressió proporcionen una característica més flexible i protectora per a la seguretat general.

 

 

En els sistemes de bateries modulars, el disseny estructural determina directament la disposició del vehicle i l'eficiència del muntatge.

 

Les caixes de bateries d'alumini (carcassa d'alumini quadrada/caixetes de bateries d'alumini de cèl·lules prismàtiques) tenen una forma regular i es poden apilar fàcilment, la qual cosa les fa ideals per a mòduls quadrats o dissenys d'estil blade-. Són el factor de forma principal per a caixes de bateries d'alumini en vehicles d'energia nova. Les seves carcasses d'aliatge d'alumini (com la carcassa de la bateria d'alumini d'embutició profunda) ofereixen una excel·lent estabilitat dimensional i una dissipació de calor.

 

Les bateries suaus-destaquen per la seva flexibilitat excepcional. Es poden dissenyar per variar gruixos, proporcions i fins i tot formes personalitzades per adaptar-se al xassís del vehicle, proporcionant una major utilització de l'espai per a les tecnologies CTP (Cell to Pack) i CTC (Cell to Chassis). Tanmateix, la seva "estructura suau" també comporta costos addicionals de fixació i suport, que requereixen reforç amb plaques finals, suports i marcs de mòduls.

 

 

Les caixes de bateries d'alumini (Battery Shell / Aluminium Battery Cases) tenen una llarga història de desenvolupament, amb processos d'estampació, soldadura i tractament de superfícies molt madurs. Mitjançant l'embotit profund, l'acabat CNC i la soldadura automatitzada, els components estructurals, com ara carcasses d'alumini de paquets o carcassas de bateries d'alimentació, es poden fabricar de manera eficient amb una alta estabilitat del procés, cosa que els fa adequats per a la producció a gran-escala.

 

Tot i que les bateries-toves ofereixen costos de material més baixos, el procés d'embalatge és complex i exigeix ​​molt de segellat i neteja. Això és especialment cert durant les etapes de perforació de-pel·lícula de plàstic d'alumini i de segellat-, que exigeixen encara més l'entorn de producció i la precisió de l'automatització. Per tant, el seu avantatge de costos sovint es dilueix durant la-integració a nivell de sistema.

 

 

 

 

En general, les bateries de-paquet suau i d'alumini- representen diferents enfocaments de la flexibilitat del rendiment i la fiabilitat estructural, respectivament.

 

Bateries soft-(LiFePO4 Soft Pack Cells): intenteu aconseguir un pes extremadament lleuger i una alta densitat d'energia, i són adequades per a ordinadors portàtils-de gamma alta, electrònica de consum i alguns vehicles d'alta-energia nova.

 

Bateries d'alumini-(caixes d'alumini de bateries d'automòbil/caixes de bateries d'alimentació): caracteritzades per la durabilitat, la controlabilitat, la seguretat i la facilitat de muntatge, s'utilitzen àmpliament en vehicles elèctrics, autobusos elèctrics, sistemes d'emmagatzematge d'energia i altres camps, i actualment són el format d'embalatge de bateries d'energia principal.

 

Val la pena assenyalar que el sector està experimentant una tendència de convergència. Les noves estructures, com ara la "Bateria Blade", combinen l'alta densitat d'energia dels paquets tous amb la resistència mecànica de les carcassas d'alumini a través delCaixa de bateria d'alumini de cèl·lules prismàtiques, un procés de laminació-suau. Això representa la direcció de desenvolupament futura de les caixes de bateries d'alumini per a vehicles d'energia nova.

 

 

 

 

Tant si es tracta de la robustesa de les caixes d'alumini de la bateria com de la lleugeresa de les carcassas d'alumini recarregables, l'evolució de les estructures d'embalatge de bateries està aportant una major seguretat i eficiència als nous vehicles d'energia i als sistemes d'emmagatzematge d'energia. Amb els avenços continuats en tecnologies integrades com la carcassa de la bateria d'alumini embutida profundament i el paquet de bateries amb carcassa d'alumini, les bateries-d'alumini continuaran tenint un paper clau en la fabricació intel·ligent i les aplicacions d'energia sostenible.