Analys av tillverkningsprocess för batterihölje av aluminiumlegering: Hur väljer man mellan CNC-, pressgjutnings-, plåt- och extruderingsprocesser?

Med den snabba utvecklingen av nya energifordon, energilagringssystem, kommunikationsutrustning och industriella elektroniska produkter har aluminiumhöljen blivit en viktig komponent i elektroniska hårdvarustrukturer. För olika typer av kraftbatterier och energilagringsbatterier ger höljet inte bara mekaniskt skydd utan måste också uppfylla krav på värmeavledning, elektromagnetisk skärmning, vattentätning, korrosionsbeständighet och lättvikt.

 

Vanliga applikationer på marknaden inkluderar aluminiumhöljen för EV-litiumbatteripaket, aluminiumhöljen för bilbatterier och aluminiumhöljen för Powerwall-litiumbatteripaket som används i energilagringssystem i hemmet. Dessa produkter har olika krav på höljets strukturella hållfasthet, dimensionella noggrannhet och tillverkningskostnad, vilket gör valet av en lämplig tillverkningsprocess avgörande.

 

Aluminiumlegeringar har fördelar såsom låg vikt, utmärkt värmeledningsförmåga, stark korrosionsbeständighet och god bearbetbarhet, och används därför i stor utsträckning vid tillverkning av LFP batterialuminiumhöljen, kraftbatterihus och industriella styrutrustningshöljen.

 

 

 

För närvarande omfattar tillverkningen av aluminiumhöljen huvudsakligen följande fyra processer:

CNC precisionsbearbetning
Plåtböjning
Extrudering av aluminiumprofil
Högtrycksgjutning-

Olika processer är lämpliga för olika produktstrukturer, produktionsskalor och budgetkrav.

 

I stort sett:

CNC-bearbetning är att föredra för små-batchprototyper och hög-precisionsprodukter; stora-chassier eller styrskåp är lämpliga för plåtprocesser; långa remsor-formade kylflänsar och regulatorhus är lämpliga för extruderingsprocesser; produkter med stora-volymer med komplexa strukturer är mer lämpade för pressgjutningsprocesser.

 

 

CNC-bearbetning är en typisk subtraktiv tillverkningsprocess som använder CNC-verktygsmaskiner för att skära den önskade strukturen från ett enda block av aluminium.

De största fördelarna med denna process är:

 

Hög-dimensionell noggrannhet
Hög strukturell frihet
Utmärkt ytkvalitet
Lämplig för komplexa tre-dimensionella strukturer

 

CNC-bearbetning används ofta för att tillverka höljen för hög-elektroniska enheter och högpresterande batterisystem. Till exempel:

Aluminiumfodral för bil LiFePO4 batteripaket
Aluminiumfodral för elmotorbil LiFePO4 batteripaket
Instrumenthus för precisionstestning
Controllerhus för industriell automation

Vanliga material inkluderar 6061-T6 och 7075 aluminiumlegeringar.

 

Under designprocessen bör följande noteras:

Perfekta räta vinklar kan inte uppnås för inre vinklar; Djupa hål och djupa håligheter ökar bearbetningssvårigheten; Flera klämoperationer påverkar noggrannheten och ökar kostnaderna.

Därför är CNC-bearbetning mer lämpad för hög-värde-produkter och små-batchproduktionsprojekt.

Plåtböjning: En ekonomisk lösning för stora batterihylsor

Plåtbearbetning innebär främst laserskärning, stansning och bockning för att tillverka produkter.

 

Dess egenskaper inkluderar:

Högt materialutnyttjande; Låg mögelkostnad; Lämplig för stora strukturella komponenter; Kort produktionscykel.

Många energilagringsskåp, batteriskåp och reservkraftsystem använder plåtstrukturer.

 

Till exempel:

Aluminiumfodral för motorbyte av blybatteri
Aluminiumfodral för 12V LiFePO4 batteripaket Primatic Type Cell Aluminium Shell
(Energilagringsbatteriskåp Industriell kraftdistributionsutrustning)

Särskild uppmärksamhet bör ägnas åt böjradie, svetsdeformation och gängad anslutningshållfasthet vid konstruktion av plåt.

Eftersom plåtytor är benägna att få svetsmärken och böjningsfördjupningar, används vanligtvis pulverlackerings- eller målningsprocesser för efterbehandling- för att få ett bättre utseende.
 

 

Aluminiumsträngsprutning är en process för att forma en kontinuerlig tvärsnittsprofil genom att pressa uppvärmda aluminiumstavar genom ett munstycke.

Denna process är särskilt lämplig för:

 

Controllerhus
LED-belysningsutrustning
Kommunikationsutrustning
Batterihanteringssystem (BMS)

För produkter som kräver god värmeavledning kan extrudering direkt bilda värmeavledningsflänsar under profildesignstadiet.

 

För närvarande ofta används i:

Aluminiumfodral för elcykelbatteri
Aluminiumfodral för Li-ion elcykelbatteri
Aluminiumfodral för EV Electric Bus LiFePO4 batteripaket

Extruderingsteknik har följande fördelar:

Lägre mögelkostnader;
Hög produktionseffektivitet;
Utmärkt anodiseringseffekt;
Lämplig för medium-batchproduktion.

 

Dess begränsning är dock att produkttvärsnittet- måste vara konsekvent; sålunda kan den inte tillverka komplexa tre-dimensionella strukturer.

 

Vidare, efter extrudering, behöver profilen fortfarande skäras, borras, gängas och delvis CNC-bearbetas; Kostnaden för denna sekundära bearbetning måste också ingå i utvärderingen.

 

 

Pressgjutningsprocessen använder högt tryck för att injicera smält aluminium i en stålform för att bilda batteriet.

Dess kärnfördelar är:

 

Låg enhetskostnad;
Hög strukturell komplexitet;
Lämplig för massproduktion;
Utmärkt vattentät prestanda.

Många batterihöljen i nya energifordon och energilagringssystem tillverkas med hjälp av pressgjutningsprocessen.

 

Vanliga applikationer inkluderar:

Aluminiumfodral för Soft Pack LiFePO4 uppladdningsbart batteri
Aluminiumfodral för primärt litiumjärnbatteri LiFeS2
Ström batterimodul Strukturella komponenter
Vattentäta höljen för elektronisk utrustning utomhus

Pressgjutning möjliggör en-del gjutning av förstärkningsribbor, monteringsstolpar och komplexa strukturer, vilket avsevärt minskar antalet delar och monteringssteg.

 

På grund av det högre kiselinnehållet i formgjutna aluminiumlegeringar är dock deras anodiseringseffekt i allmänhet inte lika bra som hos 6061- eller 6063-material. Därför är pulverlackering, elektrofores eller målning vanligare.

 

För projekt med en årlig efterfrågan som överstiger flera tusen enheter har pressgjutning vanligtvis en betydande kostnadsfördel.

 

 

 

Under de senaste åren, med den snabba tillväxten av marknaderna för energilagring och nya energifordon, har även aluminiumbatteritekniken fortsatt att utvecklas.

 

Vanliga applikationer inkluderar:

Aluminiumskal för litiumjärnfosfatbattericeller

Prismatiska litiumceller (aluminiumskal)

LFP prismatiska celler (aluminiumskal)

Prismatiska LFP-celler (aluminiumskal)

Litiumprismatiskt batteri (aluminiumskal)

 

Jämfört med traditionella stålskalslösningar erbjuder aluminiumskal:

Lättare vikt;
Bättre värmeavledning;
Högre energitäthetsanpassningsförmåga;
Bättre korrosionsbeständighet.

Därför används aluminiumskalförpackningar i stor utsträckning på marknaden för prismatiska litiumbatterier.

 

 

För närvarande använder ett stort antal kraftbatterier och energilagringsbatterier på marknaden prismatiska cellstrukturer.

Typiska produkter inkluderar:

 

Litiumcellbatteri i aluminiumskal
Li-cell aluminiumskal
Litiumcellbatteri i aluminiumskal
Litiumcellbatteri i aluminiumskal
Litium järncell aluminiumskal
Samsung prismatiska celler med aluminiumskal
Aluminiumskal för Samsung li ion batteri aluminium skal

 

Den fyrkantiga aluminiumskalsstrukturen förbättrar inte bara utrymmesutnyttjandet utan förbättrar också effektiviteten i modulsammansättningen och värmehanteringsprestanda, vilket innehar en viktig position i den nya energifordons- och energilagringsindustrin.

 

 

 

För produktutvecklare och inköpsingenjörer kan följande principer övervägas:

 

Om produkten befinner sig i FoU-verifieringsstadiet bör CNC-bearbetning prioriteras.

Om produkten är ett stort skåp eller energilagringsskåp är plåtbearbetning vanligtvis mer kostnadseffektiv-.

Om produkten har en lång, smal struktur och kräver en värmeavledningskonstruktion, bör extrudering av aluminiumprofil övervägas först.

Om projektet har gått in i massproduktionsstadiet och har en komplex struktur och höga skyddskrav är pressgjutning ofta ett mer rimligt val.

 

Att välja rätt process kan inte bara minska tillverkningskostnaderna, utan också förbättra produktens prestanda, förkorta utvecklingscyklerna och förbättra marknadens konkurrenskraft.