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動力鋰電池鋁殼如何封裝和壓鑄成型

來源:存能電氣  日期:2019-06-06 14:56  瀏覽量:

  動力鋰電池鋁殼如何封裝和壓鑄成型?想要保證動力鋰電池的內部材料不受損壞,一般我們都會采用3003鋁合金進行封裝,封裝工藝在動力電池制作過程中非常重要,因為良好的封裝工藝決定了動力鋰電池的使用安全性及壽命,而3003鋁合金材料非常的適合作為動力電池的封裝材料,那么到底動力鋰電池鋁殼的封裝工藝和壓鑄成型是怎樣的呢?

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  動力鋰電池鋁殼封裝工藝

  汽車動力電池鋁殼產品材質為鋁3003,因為這種材料具有很容易加工成形、高溫耐腐蝕性、良好的傳熱性和導電性。3003鋁合金的動力電池鋁殼(除殼蓋外)可一次拉伸成形,相對于不銹鋼殼,可以省去盒底焊接工藝。

  3003主要是鋁錳合金,主要合金元素為錳。鋁和錳的沸點溫度相差不大,在進行焊接時就不會出現因為金屬元素燒損而導致焊縫質量下降等問題。

  3003鋁合金材料密度小、材質軟,具有易于動力電池鋁殼整體拉伸成形等優點,已經被很多企業用于電池封裝。鋁合金的密度比傳統的不銹鋼封裝材料小很多。

  為了增加續航里程,新能源電動汽車需要大量的鋰電池組合模塊,每個模塊都是由若干個電池盒組合而成,這樣,每個電池盒的質量大小對整個電池模塊的質量影響很大,為了減輕電池質量,采用3003鋁合金材料來制作電池殼體是必然的選擇。

  動力鋰電池鋁殼壓鑄成型關鍵工藝

  1)模具結構及工藝優化技術

  由于鋁合金的壓鑄具有高溫高壓的特征,壓鑄過程中金屬液的充填形態與鑄件致密度、氣孔率、表面粗糙度等品質因素密切相關。且充型過程在封閉型腔中進行,難以實現可視化。對于充型過程能否順利進行,澆排系統是否合理,壓鑄過程中是否裹氣等過程數據比較難以獲得。基于實際的壓鑄工藝過程,在獲得材料熱性能參數及物理性能參數,利用有限元方法建立壓鑄模型進行分析壓鑄件的流場、溫度場以及合金凝固情況,研究其充型規律,優化澆鑄系統,根據計算結果要預測壓鑄件的氣孔、冷隔以及縮孔等缺陷。

  另外,利用有限元方法還可以動態展示模具的充型過程以及模具溫度場變化。利用溫度場模擬結果,提取出模具型腔表面重要節點的溫度場變化曲線,對節點溫度進行分析并計算節點熱應力,判斷模具所受的熱沖擊,最終判斷壓鑄模具型腔表面的熱裂紋情況。

  所以,必須通過有限元軟件對新能源汽車用變速器殼體進行壓鑄工藝的的模擬優化,確定帶有內齒輪結構的變速器殼體壓鑄模具的最佳開設澆口部位和最后成型部位,并在最后成型處開設大排氣快,解決冷隔和氣孔問題。另外,對壓鑄過程進行模流分析,以確定液態金屬流動情況、凝固情況以及模具的熱應力情況。

  2)溫度控制技術

  新能源用鋁合金變速器殼體壓鑄過程的溫度控制主要是對于澆鑄溫度和模具溫度的控制。鋁合金變速器殼體壓鑄過程中,溫度控制對填充過程的熱狀態及加工效率等方面存在重要影響,是獲得優良鑄件的重要因素。一般而言,澆鑄溫度不宜過高,亦不宜過低。澆鑄溫度若過高,液態合金在高速的作用下,易產生紊流、渦流、包氣等現象,從而影響填充質量。但是澆鑄溫度若過低,也會產生成分不均勻,流動性差,影響填充條件,使鑄件產生缺陷。

  模具的溫度是壓鑄工藝中又一重要的因素。模溫過高,合金冷卻溫度降低,細晶層厚減薄,晶粒較粗大,故強度有所下降。另外還易出現收縮凹陷。模溫過低時,表層冷凝后又被高速液流破碎,產生表層缺陷,甚至不能成型。模溫對模具壽命影響甚大,激烈的溫度變化,形成復雜的應力狀態,頻繁的應力交變導致模具龜裂。模溫對鑄件尺寸公差的影響,模溫穩定,則鑄件尺寸收縮率也相應穩定。

  一般可通過控制以下因素控制模具溫度:控制合金澆鑄溫度、澆鑄量、熱容量和導熱性;控制澆注系統和溢流槽的設計,以調整熱平衡狀態;控制壓射比壓和壓射速度;控制模具材料:模具材料導熱性愈好,溫度分布較均勻有利于改善熱平衡。

  選擇一種質量好的動力鋰電池殼體材料,并根據殼體材料特性選擇封裝工藝,對動力鋰電池使用的安全性及使用壽命來說尤為重要。動力電池鋁殼封裝的過程中,需要使用到激光焊接工藝,我們有講到動力電池鋁殼的激光焊接工藝,大家可以結合起來了解一下。

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