Aluminijsko kućište baterije i žigosanje na pokrovnoj ploči: Ključna kontrola kvalitete za sustave za pohranu energije

Kućišta baterija od aluminijske legure 3003/3005 zahtijevaju kontrolirano duboko izvlačenje, dimenzionalnu stabilnost i zavarivanje-bez kvarova kako bi izdržali unutarnje promjene tlaka u EV i ESS aplikacijama. Xiamen APOLLO Technology proizvodi prilagođena aluminijska kućišta za baterije i pokrovne ploče koristeći precizno žigosanje, lasersko zavarivanje, inspekciju curenja helija i sustave kontrole kvalitete PPAP razine 3.

 

 

 

Odabir materijala: Svojstva aluminija 3003-H14 i 3005 pod ISO 9001 kontrolom proizvodnje

 

Aluminijske ljuske baterija koje se koriste u litij-ionskim paketima baterija zahtijevaju ravnotežu između mogućnosti oblikovanja, mehaničke čvrstoće, otpornosti na koroziju i električne izolacije.

Najčešći materijali su 3003-H14 i 3005 aluminijske legure. Njihov sadržaj mangana poboljšava strukturnu stabilnost tijekom procesa dubokog izvlačenja uz održavanje niske gustoće.

 

Materijal	Glavni element legure	Vlačna čvrstoća	Elongacija	Gustoća	Tipična primjena
3003-H14 Aluminij	Al-Mn legura	140-180 MPa	3-8%	2,73 g/cm³	EV kućište baterije, ESS kućište baterije
3005 Aluminij	Al-Mn-Mg legura	150-200 MPa	4-10%	2,72 g/cm³	Visoko{0}}kućište za baterije
C1100 Bakar	Cu Veći ili jednak 99,90%	205-275 MPa	Veći ili jednak 35%	8,96 g/cm³	Vodljive komponente baterije
C2680 mesing	Cu-Zn legura	300-450 MPa	20-40%	8,47 g/cm	Priključci i žigosani električni dijelovi

 

Za cilindrične, prizmatične i strukture baterija za pohranu energije, debljina materijala obično se kreće od 0,5 mm do 1,5 mm, ovisno o zahtjevima dizajna paketa.

 

Proces dubokog izvlačenja mora biti kontroliran:

Sila slijepog držača: 30-120kN ovisno o veličini školjke
Omjer crtanja: općenito manji od ili jednak 2,0 za prvu-fazu crtanja
Smanjenje debljine stijenke: kontrolirano unutar 10-20%
Tolerancija dimenzija: obično ±0,05 mm, kritična područja do ±0,01 mm
Hrapavost površine: Ra Manje od ili jednako 0,8 μm za brtvene površine

 

 

Aluminijske ljuske baterija osjetljive su na uvjete protoka materijala. Pretjerana deformacija uzrokuje mikropukotine, a nedovoljan pritisak stvara bore.

Uobičajeni nedostaci i metode kontrole:

 

Vrsta kvara	Glavni uzrok	Inženjerska kontrola
Pucanje zidova	Prekomjerno vlačno naprezanje tijekom izvlačenja	Optimiziran radijus matrice i podmazivanje
Prorjeđivanje dna	Neravnomjeran protok materijala	Progresivna simulacija crtanja
Površinske ogrebotine	Kontaminacija matrice ili loše podmazivanje	Automatski sustav čišćenja
Odstupanje dimenzija	Opruga nakon formiranja	CMM pregled i dizajn kompenzacije
Pucanje aluminija	Neodgovarajuća veličina praznine	DFM analiza prije izrade alata

 

Apollo koristi matrice za progresivno žigosanje, matrice za preciznu strojnu obradu i CMM sustave za provjeru kritičnih dimenzija prije masovne proizvodnje.

 

 

 

Lasersko zavarivanje Cu-Al i aluminijskih poklopaca Spajanje učinkovitosti pod zahtjevima tlaka

 

Poklopci baterija integriraju više funkcionalnih komponenti:

Pozitivni i negativni terminali

Ventili-otporni na eksploziju

Priključci za ubrizgavanje tekućine

Sigurnosne strukture za otpuštanje tlaka

Sučelja za spajanje sabirnica

Proces zavarivanja izravno utječe na sigurnost baterije jer nepotpuno stapanje ili pore mogu uzrokovati curenje elektrolita i pad tlaka.

Za aluminijske poklopce baterija, uobičajene tehnologije spajanja uključuju:

 

Tehnologija zavarivanja	Unos topline	Tipična primjena	Kontrola kvalitete
Lasersko zavarivanje Al-Al	Niska lokalizirana toplina	Brtvljenje pokrovne ploče	Provjera proboja zavara
Lasersko zavarivanje Cu-Al	Velika poteškoća zbog različitih tališta	Spoj terminala	Metalografska analiza
Otporno zavarivanje	Srednji unos topline	Spajanje tankog lima	Praćenje struje i tlaka
Zavarivanje molekularnom difuzijom	Spajanje-u čvrstom stanju	Visoko{0}}pouzdani vodljivi spojevi	Vlačna i električna ispitivanja
Otporno srebrno lemljenje	Priključak visoke vodljivosti	Električni kontaktni dijelovi	Ispitivanje smične čvrstoće

 

Parametri laserskog zavarivanja zahtijevaju strogu kontrolu:

Snaga lasera: 800W-3000W, ovisno o debljini materijala
Brzina zavarivanja: 50-300mm/s
Dubina prodiranja: veća ili jednaka 80% debljine materijala
Poroznost zavara: kontrolirana ispod granica internih specifikacija
Kontaktni otpor: tipično<0.1mΩ for conductive joints

 

 

Protueksplozijski-ventil kritična je sigurnosna komponenta u sustavima litijskih baterija.

 

Validacija proizvodnje obično uključuje:

Ispitivanje tlakom pucanja

Ispitivanje curenja helija

Provjera proboja zavara

Metalografska-analiza presjeka

Validacija toplinskog ciklusa

Tipični zahtjevi:

 

Ispitni predmet	Inženjerski zahtjevi
Stopa istjecanja helija	Manje ili jednako 1×10⁻⁶ Pa·m³/s
Ispitivanje tlakom pucanja	Prema specifikaciji baterije
Probijanje zavara	Veća ili jednaka 80% debljine
Vizualna provjera zavara	Nema pukotina, nepotpunog spajanja ili prekomjernog prskanja
Zadržavanje pritiska	Stabilan nakon toplinskog ciklusa

 

Zatražite besplatnu DFM procjenu i ponudu

 

 

Provjera nepropusnosti pomoću masene spektrometrije helija

 

Proizvođači baterija zahtijevaju pouzdanu izvedbu brtvljenja jer čak i mikroskopsko curenje može ubrzati degradaciju elektrolita i smanjiti životni vijek baterije.

Detekcija curenja masenom spektrometrijom helija pruža veću osjetljivost u usporedbi s konvencionalnim ispitivanjem tlaka zraka.

 

Metoda inspekcije	Sposobnost otkrivanja	Primjena
Ispitivanje uranjanjem u vodu	Niska osjetljivost	Osnovna provjera brtvljenja
Ispitivanje pada tlaka zraka	Srednja osjetljivost	Pregled proizvodnje
Ispitivanje masenim spektrometrom helija	Manje od ili jednako 10⁻⁶ Pa·m³/s	Provjera brtvljenja poklopca baterije za EV

 

Apollo integrira ispitivanje curenja u kontrolu kvalitete proizvodnje kako bi provjerio svaku kritičnu strukturu brtvljenja.

 

 

Kupci automobilske industrije zahtijevaju kompletnu dokumentaciju za odobrenje proizvodnje prije masovne isporuke.

 

Tipični paket PPAP razine 3 uključuje:

Inženjerski crteži

Certifikati materijala

Dijagram toka procesa

PFMEA

Plan kontrole

Analiza mjernog sustava (MSA)

Studija sposobnosti (Cp/Cpk)

Uzorak izvješća o pregledu

Zapisi o početnom odobrenju proizvodnje

 

Za strukturne komponente EV baterije, dimenzionalna sposobnost obično cilja na:

Cpk Veći ili jednak 1,33 za opće dimenzije

Cpk Veći ili jednak 1,67 za kritične dimenzije brtvljenja

Apollo djeluje pod:

IATF 16949 sustav upravljanja kvalitetom automobila

ISO 9001 sustav upravljanja kvalitetom

RoHS usklađenost

Usklađenost s REACH-om

 

 

Integrirana proizvodnja od razvoja alata do masovne proizvodnje

 

Xiamen Apollo pruža OEM rješenja za proizvodnju kućišta baterija za EV, kućišta baterija ESS i aluminijskih pokrovnih ploča.

 

Tijek proizvodnje uključuje:

Ulazna inspekcija materijala

Dizajn kalupa i DFM analiza

Utiskivanje dubokog izvlačenja aluminija

CNC sekundarna obrada

Lasersko zavarivanje i brtvljenje

Površinska obrada

Provjera dimenzija

Ispitivanje nepropusnosti

PPAP podnošenje

Isporuka masovne proizvodnje

 

 

 

Proizvodna sposobnost	Specifikacija
Materijal	3003-H14, 3005 aluminijska legura
Tolerancija žigosanja	±0,01 mm kritično područje
Tehnologija zavarivanja	Lasersko zavarivanje, otporno zavarivanje
Oprema za inspekciju	CMM, optički mjerni sustav
Ispitivanje nepropusnosti	Masena spektrometrija helija
Sustav kvalitete	IATF 16949, ISO 9001
Validacija proizvodnje	PPAP razina 3
Vrijeme izrade prototipa	20-30 dana
Vrijeme isporuke za masovnu proizvodnju	15-20 dana

 

 

Dizajn kućišta baterija zahtijeva suradnju između inženjera materijala, građevinskih inženjera i proizvodnih timova.

 

Apollo podržava:

Rana-faza DFM analize

Optimizacija odabira materijala

Pregled izvedivosti kalupa za štancanje

Validacija procesa zavarivanja

Proizvodnja prototipa

Kontrola kvalitete masovne proizvodnje

 

Za kupce koji razvijaju nove platforme baterija, rana inženjerska komunikacija pomaže smanjiti cikluse modifikacije alata i proizvodne rizike.

 

 

Koju razinu PPAP-a proizvođač aluminijskog kućišta baterija može osigurati za projekte električnih vozila?

Apollo pruža dokumentaciju PPAP razine 3, uključujući PFMEA, plan kontrole, MSA, analizu sposobnosti i izvješća o inspekciji dimenzija.

 

Koliko trajeprilagođeno aluminijsko kućište baterijealat i uzorkovanje?

Uobičajeni alati i uzorkovanje prototipa zahtijevaju 20-30 dana, ovisno o složenosti ljuske i zahtjevima validacije.

 

Kako se ispituje curenje zavarenog poklopca baterije prije masovne proizvodnje?

Poklopci baterija potvrđuju se ispitivanjem curenja helijevim masenim spektrometrom, pregledom zavara i ispitivanjem tlačnog učinka.