PACK-Herstellungsprozessreihe: Der New Energy Battery Pack Cover-Herstellungs- und Formprozess

In neuen Energieversorgungssystemen bietet die Gehäusestruktur des Batteriepacks nicht nur strukturelle Unterstützung, sondern muss auch Anforderungen an Abdichtung, Korrosionsbeständigkeit, Schlagfestigkeit und thermische Sicherheit erfüllen. Da es sich um eine entscheidende Strukturkomponente des Batteriepacks handelt, wirkt sich der Herstellungsprozess der Abdeckung direkt auf die Gesamtzuverlässigkeit, die Gewichtskontrolle und die Herstellungskosten aus. Derzeit umfassen die in der Branche üblichen Herstellungsverfahren für Batteriepackabdeckungen hauptsächlich das Biegen, Stanzen und Formen von Verbundwerkstoffen. Verschiedene Prozesse weisen ihre eigenen Merkmale hinsichtlich struktureller Festigkeit, Produktionseffizienz, Leichtbau und Herstellungskosten auf und werden auf der Grundlage spezifischer Fahrzeugmodelle und Anforderungen an das Batteriesystemdesign ausgewählt. In modernen Leistungsbatteriesystemen wird die Abdeckungsstruktur typischerweise in Verbindung mit dem Batteriepack mit Aluminiumgehäuse oder einem integrierten strukturierten Gehäuse entwickelt, um ein Gleichgewicht zwischen hoher Festigkeit und geringem Gewicht zu erreichen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Erstens ist das Biegen von Blechen eine häufig verwendete Methode bei der Herstellung von Abdeckungen für Akkupacks. Die Blechbearbeitung wird typischerweise für Bleche mit einer Dicke von weniger als 6 mm eingesetzt und die Struktur wird durch Kaltumformprozesse wie Scheren, Stanzen, Biegen, Schweißen und Nieten geformt. Batteriepackabdeckungen bestehen typischerweise aus einer Aluminiumlegierung oder kaltgewalztem Stahlblech. Die Grundstruktur wird durch Biegen gebildet, gefolgt von einer vollständigen Verschweißung der Verbindungen mittels Laserschweißen und anschließenden Korrosionsschutz- und isolierenden Oberflächenbeschichtungen. Zu den gängigen Materialien gehören kaltgewalztes SPCC-Blech und Aluminiumlegierungen der 5. Serie. Die Blechverarbeitung bietet Vorteile wie relativ geringe Anlageninvestitionen, hohe Produktionseffizienz und flexible Strukturanpassungen, was sie für Batteriesysteme mit Kleinserienfertigung oder häufigen strukturellen Designiterationen äußerst wertvoll macht. Beim Batteriesystemdesign bildet diese Art von Struktur normalerweise zusammen mit dem Batteriealuminiumgehäuse oder dem Modulrahmen die gesamte Batteriepackstruktur, um eine angemessene Anordnung der strukturellen Steifigkeit und des Wärmemanagementraums zu gewährleisten.

 

Da die Abdeckungen von Batteriepacks in der Regel groß sind, müssen Blechkonstruktionen in der Regel mit Verstärkungsrippen auf der Blechoberfläche versehen werden, um die strukturelle Festigkeit zu gewährleisten und die Ansammlung von Wasser an der Oberfläche zu verhindern. Diese Rippen verbessern nicht nur die Gesamtsteifigkeit, sondern gewährleisten auch die strukturelle Stabilität unter Temperaturschock- oder Vibrationsumgebungen. Dieser Entwurfsansatz ist besonders wichtig in neuen Energiesystemen, da Batteriesysteme langfristigen mechanischen Belastungen und Temperaturwechseln standhalten müssen. Da die Energiedichte von Leistungsbatterien ständig zunimmt, muss die Gehäusestruktur häufig einen höheren Grad an Integration mit der Zellstruktur erreichen, beispielsweise um mit der Aluminiumhülle ein stabiles modulares Befestigungssystem für eine prismatische Lithium-Ionen-Batterie oder andere Zellgehäusestrukturen zu bilden.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Das Stanzen ist ein weiteres weit verbreitetes Metallumformverfahren bei der Herstellung von Batteriegehäusen. Beim Stanzen wird eine Hochleistungspresse mit Präzisionsformen verwendet, um Metallbleche schnell zu formen und so in einem einzigen Arbeitsgang komplexe dreidimensionale Strukturen zu erzeugen. Die Vorteile des Stanzens sind eine hohe Umformeffizienz, stabile Maßgenauigkeit und hohe Konsistenz bei gleichzeitiger Gewährleistung der Strukturfestigkeit. Zu den gängigen Stanzmaterialien gehören kaltgewalztes DC01-Stahlblech, verzinktes Blech und einige hochfeste Aluminiumlegierungen. Da gestanzte Teile eine hohe Maßgenauigkeit erreichen können, bieten sie einen erheblichen Vorteil bei Batteriepackdesigns, die IP67 oder sogar höhere Dichtheitsgrade erfordern. Durch Stanzen geformte Strukturen werden typischerweise mit Aluminiumbatteriegehäusen von New Energy Vehicles oder anderen Batteriegehäusestrukturen kombiniert, um eine stabile Verbindung zwischen der Fahrzeugchassisstruktur und dem Batteriesystem zu erreichen.

 

Im Vergleich zur herkömmlichen Metallverarbeitung wurde die Technologie zur Umformung von Verbundwerkstoffen in den letzten Jahren schrittweise auch im Bereich der Gehäuse von Leistungsbatterien eingesetzt. Verbundwerkstoffe verwenden typischerweise Harz als Matrixmaterial und werden mit Kohlefaser oder Glasfaser verstärkt, um eine höhere spezifische Festigkeit und eine überlegene Leichtbauleistung zu erreichen. Batteriegehäuse aus Verbundwerkstoffen können mithilfe von Verfahren wie Formpressen, Spritzgießen oder Harzspritzpressen hergestellt werden, wobei die Wahl des Verfahrens vom Produktionszyklus, der Kostenkontrolle und der strukturellen Komplexität abhängt. In einigen Leistungsbatteriesystemen mit hohen Anforderungen an das Gewicht werden Verbundbatteriegehäuse häufig in Kombination mit Metallstrukturen wie primären Batteriegehäusen aus Aluminiumlegierung verwendet, um ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Gewicht zu erreichen.

 

Resin Transfer Moulding (RTM) und High-Pressure Resin Transfer Moulding (HP-RTM) sind relativ ausgereifte Verfahren bei der Herstellung von Verbundbatteriegehäusen. Bei diesem Verfahren wird zunächst trockenes Fasergewebe entsprechend den Designanforderungen vor-gelegt und die Struktur durch Vakuumadsorption fixiert. Dann wird die Form geschlossen und ein Vakuum angelegt, um die Luft zu entfernen. Unter hohem Druck werden Harz und Härter in den Formhohlraum eingespritzt, wodurch das Fasermaterial vollständig imprägniert und ausgehärtet wird. Das HP-RTM-Verfahren kann durch einen höheren Einspritzdruck einen höheren Faservolumenanteil erreichen und eignet sich daher für komplexere Batteriegehäusestrukturen oder solche mit Verstärkungsrippen. Diese leichten Strukturen werden typischerweise in Verbindung mit prismatischen Zellgehäusen oder Modulbefestigungsstrukturen in Batteriesystemen verwendet, um die Stabilität der Zellanordnung sicherzustellen.

 

Sheet Moulding Compound (SMC) ist auch eine gängige Technologie für Batteriegehäuse aus Verbundwerkstoffen. SMC-Material besteht aus Harz, geschnittenen Fasern und Füllstoffen und wird in Plattenform zum Formpressen in eine Form gegeben. Der Produktionsprozess umfasst zunächst das Schneiden der SMC-Platte, das anschließende Legen und Stapeln in der Form und schließlich das Aushärten unter hoher Temperatur und hohem Druck, um die endgültige Struktur zu bilden. Dieses Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Materialausnutzung, eine gute Oberflächenqualität und eine einfache Nachbearbeitung aus und eignet sich daher für die Massenproduktion. Bei der Konstruktion von Batteriepacks werden diese Verbundwerkstoffstrukturen normalerweise mechanisch mit der Aluminiumhülle oder dem Modulrahmen der Lithiumzelle verbunden, um ein geringeres Gewicht und eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit zu erreichen.

 

Das Formen langfaserverstärkter thermoplastischer Verbundwerkstoffe (LFT-D) stellt einen weiteren Weg zur Herstellung von Verbundwerkstoffen dar. Bei diesem Verfahren werden Harz und Langfasern zunächst in einer Extrusionsvorrichtung schmelz-vermischt, um einen Vorformling zu bilden, der dann auf die entsprechende Länge geschnitten und in eine Form zum erhitzten Formpressen gelegt wird. Nach einer gewissen Druckhaltezeit kühlt das Material ab und verfestigt sich, wodurch eine Verbundwerkstoffstruktur mit hoher Schlagzähigkeit entsteht. Das LFT-D-Verfahren bietet Vorteile wie hohe Produktionseffizienz, Materialrecyclingfähigkeit und hervorragende Schlagfestigkeit und gewinnt zunehmend an Bedeutung bei der Entwicklung leichter Batteriesysteme. Diese Art von Struktur wird häufig in Kombination mit Zellstrukturen wie prismatischen Zellaluminiumschalen verwendet, um die allgemeine Schlagfestigkeit zu verbessern.

 

Eine weitere gängige Technologie zum Formen von Verbundwerkstoffen ist das Prepreg-Formen (PCM). Bei diesem Verfahren werden vorimprägnierte Harzfasermaterialien entsprechend den strukturellen Anforderungen aufgelegt, Luftblasen durch Vakuumverkapselung entfernt und anschließend in einer Heißpresse langfristig ausgehärtet. Die ausgehärtete Verbundstruktur erfordert eine CNC-Bearbeitung zum Kantenbeschneiden und zur Oberflächenschutzbehandlung. Die PCM-Technologie zeichnet sich durch eine hohe strukturelle Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit und hervorragende Dimensionsstabilität aus und eignet sich daher für Leistungsbatteriesystemstrukturen mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen. Bei der Konstruktion von Batteriepacks wird diese leichte Lösung häufig in Verbindung mit Zellhüllen aus Metall verwendet, beispielsweise Aluminiumhüllen für Lithium-Ionen-Batteriezellen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Insgesamt konzentriert sich der Entwicklungstrend der Technologie zur Herstellung von Batteriekastenabdeckungen hauptsächlich auf drei Richtungen: struktureller Leichtbau, verbesserte Fertigungseffizienz und verbesserte Systemintegration. Metallstanz- und Blechverarbeitungsprozesse bieten immer noch erhebliche Vorteile bei der Kostenkontrolle und der Herstellung in großem Maßstab, während Verbundwerkstoffprozesse ein größeres Potenzial hinsichtlich Leichtbau und struktureller Leistung bieten. Da die Energiedichte von Leistungsbatterien weiter zunimmt, wird das integrierte Design zwischen der Kastenstruktur und der Zellstruktur weiter gestärkt. Beispielsweise wird es mit Aluminiumschalen für Lithium-Eisenphosphat-Zellen oder anderen quadratischen Zellgehäusen ein stärkeres Befestigungssystem bilden, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Batteriesystems unter komplexen Betriebsbedingungen zu gewährleisten.

 

Im Gesamtaufbau eines Leistungsbatteriesystems ist die Kastenstruktur ebenso wichtig wie das Zellgehäuse. Ein qualitativ hochwertiges Zellgehäuse erfordert nicht nur eine gute Dichtungsleistung und mechanische Festigkeit, sondern muss auch die Schweiß-, Dichtungs- und Langzeitstabilitätsanforderungen bei der Batterieherstellung erfüllen. Beispielsweise erfordern Strukturkomponenten wie Aluminiumgehäuse von Lithiumzellenbatterien in der Regel Tiefzieh-, Präzisionsstanz- und CNC-Bearbeitungsprozesse, um sicherzustellen, dass Maßgenauigkeit und Dichtungsleistung den Designanforderungen des Batteriesystems entsprechen.

 

 

Als professioneller Hersteller von Strukturkomponenten für neue Energiebatterien konzentrieren wir uns auf die Forschung, Entwicklung und Produktion von hochpräzisen Batteriegehäusen und Batteriepack-Strukturkomponenten aus Aluminiumlegierung. Unser Unternehmen bietet Produktlösungen an, darunter tiefgezogene Aluminium-Batteriegehäuse, hochfeste Aluminiumgehäuse und verschiedene Spezifikationen von Aluminiumgehäusen für prismatische Lithium-Ionen-Batterien, die häufig in Leistungsbatterien, Energiespeichersystemen und verschiedenen neuen Energiegeräten verwendet werden. Unsere Aluminiumgehäuse für prismatische Lithium-Ionen-Batterien basieren auf einer ausgereiften Tiefziehtechnologie und einem strengen QualitätskontrollsystemAluminiumgehäuse für Lithium--Ionen-BatteriezellenErfüllen Sie die Herstellungsanforderungen hoch{0}zuverlässiger Batteriesysteme und bieten Sie eine stabile und sichere Strukturkomponentenunterstützung für die neue Energiebranche.