Analyse de l'industrie des composants structurels de batteries au lithium-ion : principaux matériaux et tendances de fabrication dans les batteries de puissance

 

Les composants structurels des batteries de puissance sont des éléments clés des systèmes de batteries au lithium-ion, principalement responsables du support mécanique, de l'étanchéité, de la conduction du courant et de la protection de sécurité des cellules de la batterie. D'une manière générale, les composants structurels des batteries de puissance comprennent les couvercles supérieurs des cellules, les boîtiers en acier ou en aluminium, les connecteurs de batterie et les connecteurs flexibles ; Au sens strict, ils font principalement référence aux boîtiers de cellules et aux ensembles de couvercles supérieurs de batterie, tels que la plaque de recouvrement de batterie de puissance et le capuchon supérieur de batterie au lithium.

 

Dans la structure de la batterie, les composants structurels assurent non seulement une protection physique, mais affectent également directement les performances d'étanchéité, les capacités de gestion thermique et la fiabilité de sécurité du système de batterie. Avec le développement rapide des véhicules à énergie nouvelle et des systèmes de stockage d'énergie, l'importance des composants structurels ne cesse de croître, en particulier dans les systèmes de batteries de puissance standard à haute -densité d'énergie-et à haute-sécurité-, où les plaques de recouvrement de batterie au lithium-ion sont devenues l'un des composants essentiels de la conception des batteries.

 

 

 

Sur la base de différentes technologies d'emballage de batteries de puissance, il existe actuellement trois principales formes structurelles de batteries sur le marché : les batteries prismatiques, les batteries cylindriques et les batteries de poche. Différentes formes d'emballage correspondent à différents systèmes de composants structurels.

 

Les batteries cylindriques et prismatiques sont communément appelées batteries à boîtier rigide, dont la structure se compose principalement d'un boîtier et d'un couvercle. Les batteries prismatiques utilisent généralement un boîtier en alliage d'aluminium, combiné à des composants structurels tels qu'un couvercle de batterie au lithium prismatique ou un couvercle supérieur pour les cellules de batterie prismatiques afin d'assurer l'étanchéité et la connexion du courant.

 

En revanche, les batteries de poche utilisent un film plastique en aluminium-comme matériau d'emballage, ce qui donne une forme structurelle très différente de celle des batteries à boîtier rigide-. Cependant, dans les véhicules à énergie nouvelle et les applications de stockage d'énergie, les batteries prismatiques à boîtier rigide - restent la solution principale en raison de leur sécurité et de leur stabilité structurelle élevées, ce qui entraîne une croissance continue de la demande du marché pour les couvercles de batterie en aluminium et les composants de couvercle associés.

 

 

 

D'un point de vue industriel, les composants structurels des batteries de puissance possèdent à la fois les caractéristiques du « traitement des matériaux en vrac » et de la « fabrication de précision ».

 

En termes de structure de coûts, les coûts des matières premières représentent généralement plus de 50 % du coût total des composants structurels. Les composants structurels de batterie prismatiques à boîtier en aluminium-utilisent principalement un alliage d'aluminium comme matériau principal, tout en impliquant également des matériaux auxiliaires tels que le cuivre, l'acier et les plastiques techniques. Par exemple, dans les structures de couvercle supérieur de batterie, les plaques de recouvrement en aluminium courantes pour batteries doivent équilibrer la résistance, la conductivité et la résistance à la corrosion.

 

Pour certains composants conducteurs de courant-, des structures composites en cuivre-aluminium sont également nécessaires pour équilibrer la conductivité et le contrôle du poids. Par exemple, des structures de plaques bipolaires bimétalliques en cuivre et en aluminium sont utilisées dans les composants de connexion de courant de certains systèmes de batteries.

 

Du côté de la fabrication, la production de composants structurels de batteries de puissance est un processus de fabrication de précision typique. Le boîtier est généralement produit à l'aide de processus d'estampage et d'étirement multiples, tandis que l'assemblage du couvercle supérieur implique plusieurs processus tels que l'estampage, le soudage au laser, le moulage par injection et l'assemblage de précision. Avec le niveau d'automatisation croissant dans l'industrie, la production de composants structurels évolue progressivement vers des lignes de production flexibles et des équipements hautement automatisés pour répondre aux exigences d'une production à grande échelle-et à haute-consistance.

 

 

Les batteries des véhicules à énergie nouvelle sont généralement constituées de centaines, voire de milliers de cellules ; par conséquent, la cohérence des cellules est cruciale pour les performances de l’ensemble du module de batterie et du bloc-batterie. Dans cet environnement d’application, la précision de fabrication et la stabilité de la qualité des composants structurels doivent atteindre des normes extrêmement élevées.

 

La fabrication de batteries de qualité automobile-exige généralement que les taux de défauts soient contrôlés au niveau PPM, ce qui impose des exigences strictes en matière de précision dimensionnelle, de qualité de soudage et de fiabilité de l'étanchéité des composants structurels. Par exemple, dans les batteries prismatiques, la qualité du soudage et de l'étanchéité entre le capot de la batterie au lithium prismatique et le boîtier de la cellule affecte directement l'étanchéité à l'air et la durée de vie de la batterie.

 

De plus, lors de l'assemblage du module, la structure du couvercle supérieur doit également fournir des fonctions de connexion de courant et de protection de sécurité ; par conséquent, les composants structurels tels que le couvercle du boîtier de batterie en aluminium doivent posséder une excellente résistance mécanique et une excellente résistance à la chaleur.

 

 

Ces dernières années, avec le développement rapide de l’industrie des véhicules à énergie nouvelle, le coût des batteries électriques a continué de baisser. La réduction des coûts des systèmes de batteries provient principalement de trois aspects : la production à grande échelle-, les progrès technologiques et l'optimisation des coûts des matériaux.

 

Dans la structure des coûts des cellules, les coûts des composants structurels représentent généralement environ 8 % du coût des cellules. Bien que les prix des matières premières (telles que l'aluminium, le cuivre et l'acier) n'aient pas diminué de manière significative, le coût global des composants structurels affiche toujours une tendance à la baisse grâce à la production automatisée, à une meilleure utilisation des matériaux et à une efficacité de production optimisée.

 

Par exemple, l’optimisation de la conception de la disposition des matériaux peut améliorer considérablement l’utilisation de l’aluminium, réduisant ainsi les coûts unitaires des produits. Dans les systèmes d'emballage de batteries, l'amélioration de l'efficacité de production de la plaque de recouvrement de batterie et des composants du couvercle supérieur associés est un facteur clé de réduction des coûts dans l'industrie des composants structurels.

 

 

Dans les structures de batterie à boîtier rigide-, le composant du capot supérieur est la pièce la plus avancée technologiquement. Le capot supérieur scelle non seulement la cellule de la batterie, mais intègre également plusieurs modules fonctionnels clés.

 

Premièrement, il assure l'étanchéité et la fixation. Une fois la cellule de batterie assemblée, le couvercle supérieur est-soudé au laser au boîtier en aluminium, formant une structure complètement scellée. Des composants tels que l'annexe Prismatic Lithium Battery jouent ce rôle dans leur conception structurelle.

 

Deuxièmement, il assure la conduction du courant. Les bornes du couvercle supérieur sont soudées aux languettes des cellules de batterie via des languettes de connexion, permettant la conduction du courant à l'intérieur de la cellule de batterie et la connexion au jeu de barres au niveau du module.

 

De plus, le capot supérieur intègre plusieurs structures de protection de sécurité. Par exemple, les-plaques antidéflagrantes et les plaques rabattables-peuvent relâcher la pression ou couper le courant lorsque la pression interne de la batterie augmente anormalement, réduisant ainsi le risque d'emballement thermique de la batterie. Dans certaines conceptions, l'ensemble couvercle supérieur est également appelé ensemble de couvercles de sécurité LFP, utilisé comme structure de protection de sécurité dans les systèmes de batteries au lithium fer phosphate.

 

 

Comparé à l'ensemble couvercle supérieur, le processus de fabrication du boîtier de batterie est relativement simple, utilisant généralement un processus d'étirement continu pour produire des structures de boîtier en aluminium. Cependant, à mesure que la densité énergétique des batteries continue d’augmenter, les exigences en matière de performances des matériaux du boîtier deviennent également de plus en plus strictes.

 

Actuellement, l'industrie optimise les formulations de matériaux en alliage d'aluminium pour améliorer la résistance, la ténacité et la résistance à la corrosion sous contrainte du boîtier. Simultanément, certaines conceptions déplacent la structure antidéflagrante-du couvercle supérieur vers l'emplacement du boîtier pour améliorer encore la sécurité du système de batterie.

 

Avec l'expansion continue des secteurs des véhicules à énergie nouvelle et du stockage d'énergie, les composants structurels des batteries continueront d'être améliorés en termes de performances des matériaux, de conception structurelle et de processus de fabrication, et les composants structurels clés tels que les plaques de recouvrement de batterie au lithium-ion joueront un rôle de plus en plus important dans le système de sécurité des batteries électriques.

 

 

 

Nous sommes spécialisés dans la recherche, le développement et la fabrication de composants structurels pour les batteries à énergie nouvelle. Nos produits couvrent une large gamme de couvercles supérieurs de batteries de puissance et de solutions de composants structurels, notamment des plaques de recouvrement de batteries de puissance, des couvercles de batteries au lithium prismatiques, des couvercles supérieurs pour cellules de batteries prismatiques et des couvercles de batteries en aluminium. En tirant parti de processus matures d’emboutissage de précision, de soudage au laser et d’assemblage automatisé, nous pouvons fournir des produits hautement fiablesPlaques de recouvrement de batterie au lithium-ionet des composants structurels personnalisés pour les véhicules à énergies nouvelles, les outils électriques et les systèmes de stockage d'énergie, aidant ainsi les clients à concevoir des systèmes de batteries plus sûrs et plus efficaces.