Aliuminio akumuliatoriaus korpuso ir dangčio plokštės štampavimas: pagrindinė energijos kaupimo sistemų kokybės kontrolė

3003/3005 aliuminio lydinio akumuliatorių korpusams reikalingas kontroliuojamas gilus tempimas, matmenų stabilumas ir be defektų suvirinimas, kad būtų atlaikyti vidinio slėgio pokyčiai naudojant EV ir ESS. „Xiamen APOLLO Technology“ gamina nestandartinius aliuminio akumuliatorių dėklus ir dangtelius, naudodama tikslią štampavimą, suvirinimą lazeriu, helio nuotėkio patikrinimą ir PPAP 3 lygio kokybės kontrolės sistemas.

 

 

 

Medžiagos pasirinkimas: 3003-H14 ir 3005 aliuminio savybės pagal ISO 9001 gamybos kontrolę

 

Aliuminio akumuliatorių korpusams, naudojamiems ličio{0}}jonų baterijų paketuose, reikalinga pusiausvyra tarp formavimo, mechaninio stiprumo, atsparumo korozijai ir elektros izoliacijos.

Labiausiai paplitusios medžiagos yra 3003-H14 ir 3005 aliuminio lydiniai. Jų mangano kiekis pagerina struktūrinį stabilumą gilaus tempimo procesų metu, išlaikant mažą tankį.

 

Medžiaga	Pagrindinis lydinio elementas	Tempimo stiprumas	Pailgėjimas	Tankis	Tipiškas taikymas
3003-H14 Aliuminis	Al-Mn lydinys	140-180 MPa	3-8%	2,73 g/cm³	EV akumuliatoriaus korpusas, ESS akumuliatoriaus korpusas
3005 aliuminis	Al-Mn-Mg lydinys	150-200 MPa	4-10%	2,72 g/cm³	Labai{0}}stiprus akumuliatoriaus korpusas
C1100 Varis	Cu Didesnis arba lygus 99,90 %	205-275 MPa	Didesnis arba lygus 35 proc.	8,96 g/cm³	Baterijų laidūs komponentai
C2680 žalvaris	Cu-Zn lydinys	300-450 MPa	20-40%	8,47 g/cm	Gnybtas ir štampuotos elektros dalys

 

Cilindrinių, prizminių ir energiją kaupiančių akumuliatorių konstrukcijų medžiagos storis paprastai svyruoja nuo 0,5 mm iki 1,5 mm, priklausomai nuo pakuotės konstrukcijos reikalavimų.

 

Giluminio piešimo procesas turi būti kontroliuojamas:

Tuščio laikiklio jėga: 30-120 kN, priklausomai nuo korpuso dydžio
Piešimo koeficientas: paprastai yra mažesnis nei 2,0 arba lygus jam pirmame{1}}piešimo etape
Sienelės storio sumažinimas: kontroliuojamas 10-20%
Matmenų tolerancija: paprastai ±0,05 mm, kritinės sritys iki ±0,01 mm
Paviršiaus šiurkštumas: Ra Mažesnis arba lygus 0,8 μm sandarinamiems paviršiams

 

 

Aliuminio baterijų korpusai yra jautrūs medžiagų srauto sąlygoms. Dėl per didelės deformacijos susidaro mikroįtrūkimai, o esant nepakankamam slėgiui susidaro raukšlės.

Dažni trūkumai ir kontrolės metodai:

 

Defekto tipas	Pagrindinė priežastis	Inžinerinis valdymas
Sienos skilinėjimas	Per didelis tempimo įtempis piešimo metu	Optimizuotas štampo spindulys ir tepimas
Dugno retinimas	Netolygus medžiagų srautas	Progresyvus piešimo modeliavimas
Paviršiaus įbrėžimai	Užterštas štampu arba prastas tepimas	Automatinė valymo sistema
Matmenų nuokrypis	Springback po formavimo	CMM patikros ir kompensavimo dizainas
Aliuminio plyšimas	Netinkamas ruošinio dydis	DFM analizė prieš įrankį

 

„Apollo“ naudoja progresyvius štampavimo štampus, precizinio apdirbimo štampus ir CMM tikrinimo sistemas, kad patikrintų kritinius matmenis prieš pradedant masinę gamybą.

 

 

 

Lazerinio suvirinimo Cu-Al ir aliuminio dangtelio sujungimo našumas esant slėgio reikalavimams

 

Akumuliatoriaus dangtelio plokštėse integruoti keli funkciniai komponentai:

Teigiami ir neigiami gnybtai

Sprogimui{0}}atsparūs ventiliacijos vožtuvai

Skysčio įpurškimo angos

Apsauginės slėgio išleidimo konstrukcijos

Šynų jungčių sąsajos

Suvirinimo procesas tiesiogiai veikia akumuliatoriaus saugą, nes dėl nepilno susiliejimo ar porų gali nutekėti elektrolitas ir sumažėti slėgis.

Aliuminio baterijų dangteliuose įprastos sujungimo technologijos apima:

 

Suvirinimo technologija	Šilumos įvadas	Tipiškas taikymas	Kokybės kontrolė
Lazerinis suvirinimas Al-Al	Maža vietinė šiluma	Dangos plokštės sandarinimas	Suvirinimo siūlės įsiskverbimo patikrinimas
Lazerinis suvirinimas Cu{0}}Al	Didelis sunkumas dėl skirtingų lydymosi taškų	Terminalo jungtis	Metalografinė analizė
Atsparinis suvirinimas	Vidutinis šilumos tiekimas	Plonas lakštų sujungimas	Srovės ir slėgio stebėjimas
Molekulinis difuzinis suvirinimas	Kietojo{0}}kūno sujungimas	Didelio{0}}patikimumo laidžios jungtys	Tempimo ir elektros bandymai
Atsparumas sidabriniam litavimui	Didelio laidumo jungtis	Elektrinės kontaktinės dalys	Šlyties stiprumo bandymas

 

Lazerinio suvirinimo parametrai reikalauja griežtos kontrolės:

Lazerio galia: 800W-3000W, priklausomai nuo medžiagos storio
Suvirinimo greitis: 50-300mm/s
Prasiskverbimo gylis: didesnis arba lygus 80% medžiagos storio
Suvirinimo poringumas: kontroliuojamas žemiau vidinių specifikacijų ribų
Kontaktinis pasipriešinimas: paprastai<0.1mΩ for conductive joints

 

 

Sprogimui atsparus{0}}vožtuvas yra svarbus saugos komponentas ličio baterijų sistemose.

 

Gamybos patvirtinimas paprastai apima:

Plyšimo slėgio bandymas

Helio nuotėkio testas

Suvirinimo siūlės įsiskverbimo patikrinimas

Skerspjūvio metalografinė{0}analizė

Šiluminio ciklo patvirtinimas

Tipiški reikalavimai:

 

Bandomasis elementas	Inžinerinis reikalavimas
Helio nutekėjimo greitis	Mažiau arba lygus 1×10⁻⁶ Pa·m³/s
Plyšimo slėgio bandymas	Pagal akumuliatoriaus specifikaciją
Suvirinimo įsiskverbimas	Didesnis arba lygus 80 % storio
Vizualinis suvirinimo patikrinimas	Nėra įtrūkimų, nepilno susiliejimo ar per daug purslų
Slėgio išlaikymas	Stabilus po terminio ciklo

 

Prašyti nemokamo DFM įvertinimo ir pasiūlymo

 

 

Dujų sandarumo tikrinimas naudojant helio masės spektrometriją

 

Akumuliatorių gamintojai reikalauja patikimo sandarinimo, nes net mikroskopinis nuotėkis gali paspartinti elektrolito irimą ir sutrumpinti baterijos veikimo laiką.

Helio masės spektrometrijos nuotėkio aptikimas užtikrina didesnį jautrumą, palyginti su įprastiniu oro slėgio bandymu.

 

Patikrinimo metodas	Aptikimo galimybė	Taikymas
Panardinimo į vandenį bandymas	Mažas jautrumas	Pagrindinis sandarinimo patikrinimas
Oro slėgio mažėjimo bandymas	Vidutinis jautrumas	Gamybos peržiūra
Helio masės spektrometro bandymas	Mažesnis arba lygus 10⁻⁶ Pa·m³/s	EV akumuliatoriaus dangtelio sandarinimo patvirtinimas

 

„Apollo“ integruoja sandarumo testavimą į gamybos kokybės kontrolę, kad patikrintų kiekvieną svarbią sandarinimo struktūrą.

 

 

Automobilių klientai prieš masinį pristatymą reikalauja pilnų gamybos patvirtinimo dokumentų.

 

Į tipinį PPAP 3 lygio paketą įeina:

Inžineriniai brėžiniai

Medžiagos sertifikatai

Proceso srauto diagrama

PFMEA

Kontrolės planas

Matavimo sistemos analizė (MSA)

Gebėjimų tyrimas (Cp / Cpk)

Patikrinimo ataskaitos pavyzdys

Pirminiai gamybos patvirtinimo įrašai

 

EV akumuliatoriaus konstrukcinių komponentų matmenų galimybė paprastai yra skirta:

Cpk Didesnis arba lygus 1,33 bendriesiems matmenims

Cpk Didesnis arba lygus 1,67 kritiniams sandarinimo matmenims

„Apollo“ veikia pagal:

IATF 16949 automobilių kokybės valdymo sistema

ISO 9001 kokybės vadybos sistema

RoHS atitiktis

REACH atitikimas

 

 

Integruota gamyba nuo įrankių kūrimo iki masinės gamybos

 

„Xiamen Apollo“ teikia OEM gamybos sprendimus elektromobilių baterijų dėklams, ESS akumuliatorių korpusams ir aliuminio dangčio plokštėms.

 

Gamybos darbo eiga apima:

Medžiagos įvežimo patikrinimas

Formos projektavimas ir DFM analizė

Aliuminio giluminis štampavimas

CNC antrinis apdirbimas

Lazerinis suvirinimas ir sandarinimas

Paviršiaus apdorojimas

Matmenų patikrinimas

Nesandarumo bandymas

PPAP pateikimas

Masinės gamybos pristatymas

 

 

 

Gamybos pajėgumai	Specifikacija
Medžiaga	3003-H14, 3005 aliuminio lydinys
Štampavimo tolerancija	±0,01 mm kritinė sritis
Suvirinimo technologija	Suvirinimas lazeriu, varžinis suvirinimas
Patikrinimo įranga	CMM, optinė matavimo sistema
Nesandarumo bandymas	Helio masės spektrometrija
Kokybės sistema	IATF 16949, ISO 9001
Gamybos patvirtinimas	PPAP 3 lygis
Prototipo pristatymo laikas	20-30 dienų
Masinės gamybos laikas	15-20 dienų

 

 

Akumuliatoriaus korpuso projektavimui reikalingas medžiagų inžinierių, konstrukcijų inžinierių ir gamybos komandų bendradarbiavimas.

 

„Apollo“ palaiko:

Ankstyvosios{0}}fazės DFM analizė

Medžiagų pasirinkimo optimizavimas

Štampavimo štampavimo galimybių apžvalga

Suvirinimo proceso patvirtinimas

Prototipo gamyba

Masinės gamybos kokybės kontrolė

 

Klientams, kuriantiems naujas akumuliatorių platformas, ankstyva inžinerinė komunikacija padeda sumažinti įrankių modifikavimo ciklus ir gamybos riziką.

 

 

Kokį PPAP lygį aliuminio akumuliatoriaus korpuso gamintojas gali suteikti elektromobilių projektams?

„Apollo“ teikia PPAP 3 lygio dokumentus, įskaitant PFMEA, valdymo planą, MSA, pajėgumų analizę ir matmenų patikrinimo ataskaitas.

 

Kiek laiko trunkapritaikytas aliuminio akumuliatoriaus korpusasįrankių ir mėginių ėmimo imtis?

Įprasti įrankiai ir prototipo mėginių ėmimas reikalauja 20–30 dienų, atsižvelgiant į apvalkalo sudėtingumą ir patvirtinimo reikalavimus.

 

Kaip prieš masinę gamybą tikrinamas akumuliatoriaus dangtelio suvirinimo nuotėkis?

Baterijų dangteliai patvirtinami atliekant helio masės spektrometro sandarumo bandymus, suvirinimo siūlių patikrinimą ir slėgio veikimo bandymus.