Analyse du processus de fabrication des boîtiers de batterie en alliage d'aluminium : comment choisir entre les processus CNC, de moulage sous pression, de tôlerie et d'extrusion ?

Avec le développement rapide des véhicules à énergie nouvelle, des systèmes de stockage d'énergie, des équipements de communication et des produits électroniques industriels, les boîtiers en alliage d'aluminium sont devenus un composant important des structures matérielles électroniques. Pour différents types de batteries de puissance et de batteries de stockage d'énergie, le boîtier offre non seulement une protection mécanique, mais doit également répondre aux exigences de dissipation thermique, de blindage électromagnétique, d'étanchéité, de résistance à la corrosion et d'allègement.

 

Les applications courantes sur le marché comprennent les boîtiers en aluminium pour les batteries au lithium EV, les boîtiers en aluminium pour les batteries automobiles et les boîtiers en aluminium pour les batteries au lithium Powerwall utilisées dans les systèmes de stockage d'énergie domestique. Ces produits ont des exigences différentes en matière de résistance structurelle, de précision dimensionnelle et de coût de fabrication du boîtier, ce qui rend crucial le choix d'un processus de fabrication approprié.

 

Les alliages d'aluminium possèdent des avantages tels qu'un poids léger, une excellente conductivité thermique, une forte résistance à la corrosion et une bonne usinabilité, étant ainsi largement utilisés dans la fabrication de boîtiers en aluminium pour batteries LFP, de boîtiers de batteries de puissance et de boîtiers d'équipements de contrôle industriel.

 

 

 

Actuellement, la fabrication de boîtiers en alliage d'aluminium comprend principalement les quatre processus suivants :

Usinage de précision CNC
Pliage de tôle
Extrusion de profilés en aluminium
Moulage sous pression-à haute pression

Différents processus sont adaptés à différentes structures de produits, échelles de production et exigences budgétaires.

 

En général:

L'usinage CNC est préféré pour le prototypage en petits lots-et les produits de haute-précision ; les châssis ou les armoires de commande de grande-taille conviennent aux processus de tôlerie ; les dissipateurs thermiques et les boîtiers de contrôleur en forme de longue bande-conviennent aux processus d'extrusion ; les produits à grand volume-avec des structures complexes sont plus adaptés aux processus de moulage sous pression.

 

 

L'usinage CNC est un processus de fabrication soustractif typique, utilisant des machines-outils CNC pour découper la structure souhaitée à partir d'un seul bloc d'aluminium.

Les plus grands avantages de ce processus sont :

 

Haute-précision dimensionnelle
Grande liberté structurelle
Excellente qualité de surface
Convient aux structures tridimensionnelles complexes-

 

L'usinage CNC est fréquemment utilisé pour fabriquer des boîtiers pour-appareils électroniques haut de gamme et des systèmes de batterie-hautes performances. Par exemple:

Boîtier en aluminium pour batterie de voiture LiFePO4
Boîtier en aluminium pour batterie LiFePO4 de voiture à moteur électrique
Boîtier d'instrument de test de précision
Boîtier de contrôleur d'automatisation industrielle

Les matériaux courants comprennent les alliages d'aluminium 6061-T6 et 7075.

 

Au cours du processus de conception, il convient de noter les éléments suivants :

Des angles droits parfaits ne peuvent pas être obtenus pour les angles internes ; Les trous profonds et les cavités profondes augmentent la difficulté d'usinage ; Les opérations de serrage multiples affectent la précision et augmentent les coûts.

Par conséquent, l'usinage CNC est plus adapté aux produits à haute -valeur ajoutée-et aux projets de production en petits-lots.

Pliage de tôle : une solution économique pour les gros boîtiers de batterie

Le traitement de la tôle implique principalement la découpe, l'emboutissage et le pliage au laser pour fabriquer des produits.

 

Ses caractéristiques comprennent :

Utilisation élevée des matériaux ; Faible coût du moule ; Convient aux grands composants structurels ; Cycle de production court.

De nombreuses armoires de stockage d'énergie, armoires de batteries et systèmes d'alimentation de secours utilisent des structures en tôle.

 

Par exemple:

Boîtier en aluminium pour batterie au plomb de remplacement de moteur
Boîtier en aluminium pour batterie LiFePO4 12V, cellule de Type primatique, coque en aluminium
(Boîtier d'équipement de distribution d'énergie industrielle d'armoire de batterie de stockage d'énergie)

Une attention particulière doit être accordée au rayon de courbure, à la déformation par soudage et à la résistance des connexions filetées lors de la conception de la tôle.

Étant donné que les surfaces en tôle sont sujettes aux marques de soudure et aux indentations de flexion, des processus de revêtement en poudre ou de peinture sont généralement utilisés pour le post-traitement- afin d'obtenir une meilleure apparence.
 

 

L'extrusion d'aluminium est un processus de formation d'un profil de section transversale continue-en pressant des tiges d'aluminium chauffées à travers une matrice.

Ce procédé est particulièrement adapté pour :

 

Boîtiers de contrôleur
Équipement d'éclairage LED
Équipement de communication
Système de gestion de batterie (BMS)

Pour les produits nécessitant une bonne dissipation thermique, l'extrusion peut former directement des ailettes de dissipation thermique lors de la phase de conception du profil.

 

Actuellement largement utilisé dans :

Boîtier en aluminium pour batterie de vélo électrique
Boîtier en aluminium pour batterie de vélo électrique Li-ion
Boîtier en aluminium pour batterie LiFePO4 de bus électrique EV

La technologie d'extrusion présente les avantages suivants :

Coûts de moulage inférieurs ;
Efficacité de production élevée ;
Excellent effet d'anodisation ;
Convient à la production en- lots moyens.

 

Toutefois, sa limite réside dans le fait que la section transversale du produit-doit être cohérente ; ainsi, il ne peut pas fabriquer de structures tridimensionnelles complexes-.

 

De plus, après l'extrusion, le profilé doit encore être coupé, percé, taraudé et partiellement usiné CNC ; le coût de ce traitement secondaire doit également être inclus dans l'évaluation.

 

 

Le processus de moulage sous pression utilise une haute pression pour injecter de l’aluminium fondu dans un moule en acier afin de former la batterie.

Ses principaux avantages sont :

 

Faible coût unitaire ;
Complexité structurelle élevée ;
Convient à la production de masse ;
Excellentes performances d'étanchéité.

De nombreux boîtiers de batteries dans les véhicules à énergies nouvelles et les systèmes de stockage d'énergie sont produits à l'aide du processus de moulage sous pression.

 

Les applications courantes incluent :

Boîtier en aluminium pour batterie rechargeable Soft Pack LiFePO4
Boîtier en aluminium pour batterie primaire au lithium fer LiFeS2
Composants structurels du module de batterie d'alimentation
Boîtiers d'équipement électronique imperméables extérieurs

Le moulage sous pression permet le moulage en une seule pièce de nervures de renfort, de poteaux de montage et de structures complexes, réduisant ainsi considérablement le nombre de pièces et d'étapes d'assemblage.

 

Cependant, en raison de la teneur plus élevée en silicium des-alliages d'aluminium moulés sous pression, leur effet d'anodisation n'est généralement pas aussi bon que celui des matériaux 6061 ou 6063. Par conséquent, le revêtement en poudre, l’électrophorèse ou la peinture sont plus couramment utilisés.

 

Pour les projets dont la demande annuelle dépasse plusieurs milliers d’unités, le moulage sous pression présente généralement un avantage de coût significatif.

 

 

 

Ces dernières années, avec la croissance rapide des marchés du stockage d’énergie et des véhicules à énergie nouvelle, la technologie des batteries en aluminium a également continué à se développer.

 

Les applications courantes incluent :

Coque en aluminium pour cellules de batterie au lithium fer phosphate

Cellules prismatiques au lithium (coque en aluminium)

Cellules prismatiques LFP (coque en aluminium)

Cellules LFP prismatiques (coque en aluminium)

Batterie prismatique au lithium (coque en aluminium)

 

Par rapport aux solutions traditionnelles de coque en acier, les coques en aluminium offrent :

Poids plus léger ;
Meilleure dissipation thermique ;
Adaptabilité à une densité énergétique plus élevée ;
Meilleure résistance à la corrosion.

Par conséquent, les emballages en aluminium sont largement utilisés sur le marché des batteries au lithium prismatiques.

 

 

Actuellement, un grand nombre de batteries de puissance et de batteries de stockage d'énergie disponibles sur le marché utilisent des structures cellulaires prismatiques.

Les produits typiques comprennent :

 

Coque en aluminium pour batterie au lithium
Coque en aluminium pour cellule Li
Coque en aluminium pour batterie au lithium
Coque en aluminium pour batterie au lithium
Coque en aluminium pour pile au lithium et au fer
Cellules prismatiques Samsung avec coque en aluminium
Coque en aluminium pour batterie Samsung li-ion coque en aluminium

 

La structure carrée en aluminium améliore non seulement l'utilisation de l'espace, mais améliore également l'efficacité de l'assemblage des modules et les performances de gestion thermique, occupant ainsi une position importante dans les secteurs des véhicules à énergie nouvelle et du stockage d'énergie.

 

 

 

Pour les développeurs de produits et les ingénieurs d’achats, les principes suivants peuvent être pris en compte :

 

Si le produit est en phase de vérification R&D, l’usinage CNC doit être prioritaire.

S'il s'agit d'une grande armoire ou d'un boîtier de stockage d'énergie, le traitement de la tôle est généralement plus rentable-.

Si le produit a une structure longue et étroite et nécessite une conception de dissipation thermique, l'extrusion de profilés en aluminium doit être envisagée en premier.

Si le projet est entré dans la phase de production de masse et présente une structure complexe et des exigences de protection élevées, le moulage sous pression est souvent un choix plus raisonnable.

 

Choisir le bon processus peut non seulement réduire les coûts de fabrication, mais également améliorer les performances des produits, raccourcir les cycles de développement et améliorer la compétitivité du marché.