Štancanje aluminijumskog kućišta baterije i poklopca: Ključna kontrola kvaliteta za sisteme za skladištenje energije

Kućišta baterija od legure aluminijuma 3003/3005 zahtevaju kontrolisano duboko izvlačenje, stabilnost dimenzija i zavarivanje-bez defekata kako bi izdržali promene unutrašnjeg pritiska u EV i ESS aplikacijama. Xiamen APOLLO Technology proizvodi prilagođena aluminijumska kućišta baterija i poklopce koristeći precizno štancanje, lasersko zavarivanje, kontrolu curenja helijuma i sisteme kontrole kvaliteta PPAP nivoa 3.

 

 

 

Izbor materijala: 3003-H14 i 3005 svojstva aluminijuma pod kontrolom proizvodnje prema ISO 9001

 

Aluminijske kućišta baterija koje se koriste u litijum{0}}jonskim baterijama zahtijevaju ravnotežu između mogućnosti oblikovanja, mehaničke čvrstoće, otpornosti na koroziju i performansi električne izolacije.

Najčešći materijali su legure aluminijuma 3003-H14 i 3005. Njihov sadržaj mangana poboljšava strukturnu stabilnost tokom procesa dubokog izvlačenja uz održavanje niske gustine.

 

Materijal	Glavni element legure	Zatezna čvrstoća	Izduženje	Gustina	Tipična primjena
3003-H14 Aluminijum	Al{0}}Mn legura	140-180 MPa	3-8%	2,73 g/cm³	Kućište EV baterije, ESS kućište baterije
3005 Aluminijum	Al{0}}Mn-Mg legura	150-200 MPa	4-10%	2,72 g/cm³	Kućište{0}}baterije velike snage
C1100 Bakar	Cu veći ili jednak 99,90%	205-275 MPa	Veće ili jednako 35%	8,96 g/cm³	Provodne komponente baterije
C2680 Mesing	Cu{0}}Legura cinka	300-450 MPa	20-40%	8,47 g/cm	Terminali i žigosani električni dijelovi

 

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

 

Proces dubokog izvlačenja mora se kontrolisati:

Sila držača blanka: 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 zaptivne površine

 

 

Aluminijumske školjke baterija su osjetljive na uslove protoka materijala. Prekomjerna deformacija uzrokuje mikropukotine, dok nedovoljan pritisak stvara bore.

Uobičajeni nedostaci i metode kontrole:

 

Tip defekta	Osnovni uzrok	Inženjerska kontrola
Pucanje na zidu	Prekomjerno vlačno naprezanje tokom izvlačenja	Optimiziran radijus kalupa i podmazivanje
Bottom tanjivanje	Neravnomjeran protok materijala	Simulacija progresivnog crtanja
Površinske ogrebotine	Kontaminacija kalupa ili loše podmazivanje	Automatski sistem za čišćenje
Odstupanje dimenzija	Povratak nakon formiranja	CMM inspekcija i dizajn kompenzacije
Cepanje aluminijuma	Neodgovarajuća veličina praznine	DFM analiza prije alata

 

Apollo koristi matrice za progresivno štancanje, precizne matrice za mašinsku obradu i CMM sisteme za inspekciju kako bi proverio kritične dimenzije pre masovne proizvodnje.

 

 

 

Lasersko zavarivanje Cu-Al i aluminijumskog poklopca performanse spajanja pod zahtjevima pritiska

 

Poklopne ploče baterije integriraju više funkcionalnih komponenti:

Pozitivni i negativni terminali

Ventili za odzračivanje{0}}zaštićeni od eksplozije

Priključci za ubrizgavanje tečnosti

Sigurnosne strukture za otpuštanje pritiska

Interfejsi za povezivanje sabirnica

Proces zavarivanja direktno utječe na sigurnost baterije jer nepotpuna fuzija ili pore mogu uzrokovati curenje elektrolita i pad tlaka.

Za aluminijske poklopce baterija, uobičajene tehnologije spajanja uključuju:

 

Tehnologija zavarivanja	Heat Input	Tipična primjena	Kontrola kvaliteta
Lasersko zavarivanje Al-Al	Niska lokalizirana toplina	Zaptivanje poklopca	Kontrola prodora zavara
Lasersko zavarivanje Cu-Al	Visoka poteškoća zbog različitih tačaka topljenja	Priključak terminala	Metalografska analiza
Otporno zavarivanje	Srednji unos toplote	Spajanje tankih limova	Praćenje struje i pritiska
Molekularno difuzijsko zavarivanje	Spajanje{0}}u čvrstom stanju	Visoko{0}}pouzdani provodni spojevi	Zatezna i električna ispitivanja
Otpornost na srebrno lemljenje	Veza visoke provodljivosti	Električni kontaktni dijelovi	Ispitivanje čvrstoće na smicanje

 

Parametri laserskog zavarivanja zahtijevaju strogu kontrolu:

Snaga lasera: 800W-3000W, u zavisnosti od debljine materijala
Brzina zavarivanja: 50-300 mm/s
Dubina prodiranja: veća ili jednaka 80% debljine materijala
Poroznost zavarivanja: kontrolirana ispod granica internih specifikacija
Otpor kontakta: tipično<0.1mΩ for conductive joints

 

 

Protiveksplozijski{0}}ventil je kritična sigurnosna komponenta u sistemima litijumskih baterija.

 

Validacija proizvodnje obično uključuje:

Test pritiska na pucanje

Test curenja helijuma

Kontrola prodora zavara

Metalografska analiza poprečnog presjeka

Validacija termičkog ciklusa

Tipični zahtjevi:

 

Test Item	Inženjerski zahtjevi
Stopa curenja helijuma	Manje ili jednako 1×10⁻⁶ Pa·m³/s
Test pritiska na pucanje	Prema specifikaciji baterije
Probijanje zavara	Veća ili jednaka 80% debljine
Vizuelna kontrola zavara	Nema pukotina, nepotpune fuzije ili prekomjernog prskanja
Zadržavanje pritiska	Stabilan nakon termičkog ciklusa

 

Zatražite besplatnu DFM evaluaciju i ponudu

 

 

Provjera nepropusnosti plina pomoću masene spektrometrije helijuma

 

Proizvođači baterija zahtijevaju pouzdane performanse brtvljenja jer čak i mikroskopsko curenje može ubrzati razgradnju elektrolita i smanjiti vijek trajanja baterije.

Detekcija curenja helijskom masenom spektrometrijom obezbeđuje veću osetljivost u poređenju sa konvencionalnim ispitivanjem pritiska vazduha.

 

Metoda inspekcije	Detection Capability	Aplikacija
Test uranjanja u vodu	Niska osjetljivost	Osnovna provjera plombiranja
Test pada pritiska vazduha	Srednja osjetljivost	Produkcijski skrining
Test masenog spektrometra na heliju	Manje ili jednako 10⁻⁶ Pa·m³/s	Validacija brtvljenja poklopca baterije EV

 

Apollo integriše ispitivanje curenja u kontrolu kvaliteta proizvodnje kako bi potvrdio svaku kritičnu zaptivnu strukturu.

 

 

Kupci automobila zahtijevaju kompletnu dokumentaciju za odobrenje proizvodnje prije masovne isporuke.

 

Tipični PPAP Level 3 paket uključuje:

Inženjerski crteži

Certifikati materijala

Dijagram toka procesa

PFMEA

Plan kontrole

Analiza mjernog sistema (MSA)

Studija sposobnosti (Cp/Cpk)

Uzorak izvještaja o inspekciji

Evidencija o početnom odobrenju proizvodnje

 

Za strukturne komponente EV baterija, dimenzionalna sposobnost obično cilja:

Cpk Veći ili jednak 1,33 za opšte dimenzije

Cpk Veći ili jednak 1,67 za kritične dimenzije zaptivanja

Apollo posluje pod:

IATF 16949 sistem upravljanja kvalitetom u automobilskoj industriji

ISO 9001 sistem upravljanja kvalitetom

Usklađenost sa RoHS

Usklađenost sa REACH-om

 

 

Integrirana proizvodnja od razvoja alata do masovne proizvodnje

 

Xiamen Apollo nudi OEM proizvodna rješenja za kućišta EV baterija, ESS kućišta baterija i aluminijske poklopce.

 

Proces proizvodnje uključuje:

Ulazni pregled materijala

Dizajn kalupa i DFM analiza

Aluminijumsko duboko izvlačenje štancanje

CNC sekundarna obrada

Lasersko zavarivanje i zaptivanje

Površinska obrada

Dimenzionalni pregled

Testiranje curenja

PPAP podnošenje

Isporuka masovne proizvodnje

 

 

 

Manufacturing Capability	Specifikacija
Materijal	3003-H14, 3005 legura aluminijuma
Tolerancija štancanja	±0,01 mm kritično područje
Tehnologija zavarivanja	Lasersko zavarivanje, otporno zavarivanje
Oprema za inspekciju	CMM, optički mjerni sistem
Testiranje curenja	Masena spektrometrija helijuma
Sistem kvaliteta	IATF 16949, ISO 9001
Validacija proizvodnje	PPAP nivo 3
Vrijeme izrade prototipa	20-30 dana
Vrijeme isporuke za masovnu proizvodnju	15-20 dana

 

 

Dizajn kućišta za baterije zahtijeva saradnju između inženjera materijala, građevinskih inženjera i proizvodnih timova.

 

Apollo podržava:

DFM analiza u ranoj-fazi

Optimizacija izbora materijala

Pregled izvodljivosti štancanja

Validacija procesa zavarivanja

Proizvodnja prototipa

Kontrola kvaliteta masovne proizvodnje

 

Za kupce koji razvijaju nove platforme za baterije, rana inženjerska komunikacija pomaže u smanjenju ciklusa modifikacije alata i proizvodnih rizika.

 

 

Koji nivo PPAP-a može da obezbedi proizvođač aluminijumskih kućišta baterija za EV projekte?

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

 

Koliko dugo trajeprilagođeno aluminijumsko kućište baterijealata i uzorkovanja?

Tipično uzorkovanje alata i prototipa zahtijeva 20-30 dana, ovisno o složenosti ljuske i zahtjevima validacije.

 

Kako se testira curenje zavarivanja poklopca baterije prije masovne proizvodnje?

Poklopci baterija se provjeravaju ispitivanjem curenja helijum masenog spektrometra, pregledom zavara i ispitivanjem performansi pritiska.