Alumiiniseoksesta valmistettujen akkujen koteloiden valintaopas: teknisten tietojen, suojaustasojen ja käyttöskenaarioiden kattava analyysi

Uuden energian, sähköajoneuvojen, energian varastointijärjestelmien ja teollisuuden elektroniikkalaitteiden kehityksen myötä alumiiniseoskoteloista on tullut tärkeä komponentti akkujärjestelmissä ja elektronisissa laitteissa. Riippumatta siitä, käytetäänkö niitä sähköajoneuvojen litiumakkupakkausten alumiinikoteloissa tai energian varastointijärjestelmien Powerwall-litiumparistoissa, kotelon teknisten tietojen, suojaustasojen ja materiaaliominaisuuksien asianmukainen valinta vaikuttaa suoraan laitteen luotettavuuteen, turvallisuuteen ja käyttöikään.

 

 

 

Moni hankintahenkilöstö keskittyy koteloiden valinnassa kokoon ja suojaustasoon, mutta teknisen sovelluksen kannalta on tärkeämpää selvittää laitteiden todellinen käyttöympäristö.

 

Ensinnäkin on tarpeen arvioida laitteen kantama mekaaninen kuormitus. Jos laitteisto asennetaan pitkäksi aikaa tärisevään ympäristöön, kuten teollisuuden automatisoituihin tuotantolinjoihin, sähköajoneuvoihin tai liikkuviin laitteisiin, kotelon lujuusvaatimukset ovat huomattavasti tavallisia sisälaitteita korkeammat. Autosovelluksissa, kuten autojen akkujen alumiinikoteloissa, vaaditaan yleensä parempaa rakenteellista jäykkyyttä ja väsymiskestävyyttä.

 

Toiseksi on tarpeen selventää sähköturvallisuusvaatimuksia. Korkeajännitteisille laitteille tai tarkkuuselektroniikkajärjestelmille kotelo ei ainoastaan ​​tarjoa mekaanista suojaa, vaan sen on myös täytettävä maadoitus-, anti-staattiset ja sähkömagneettiset suojaustoiminnot. Esimerkiksi joissakin LFP-akun alumiinikotelosovelluksissa hyvä johtavuuden jatkuvuus ja rakenteellinen maadoitusrakenne voivat vähentää tehokkaasti sähkömagneettisten häiriöiden riskiä.

 

Lopuksi on otettava huomioon ympäristön ikääntymistekijät. Kosteat ja kuumat ympäristöt, suolasuihkuympäristöt, pölyiset ympäristöt ja ulkoinen ultraviolettisäteily vaikuttavat kaikki kotelon käyttöikään. Ulkona pitkiä aikoja käytettävien energian varastointi- tai valvontalaitteiden osalta pelkkä IP-luokituksen nostaminen ei ratkaise korroosio- ja kondensaatioongelmia täysin.

 

 

6063 alumiiniseos

6063:lla on erinomaiset ekstruusio- ja pintakäsittelyominaisuudet, joten se on yksi yleisimmistä elektroniikkalaitteiden koteloiden materiaaleista. Sen pinta-anodisoiva vaikutus on hyvä, joten se sopii sisälaitteisiin, ohjaimiin ja virtalähdetuotteisiin.

Joissakin sähköpyörän akkuprojekteihin tarkoitetuissa alumiinikoteloissa 6063-materiaali voi tasapainottaa painonhallinnan ja lämmönpoistokyvyn.

 

6061 alumiiniseos

6061, lämpökäsittelyvahvistuksen jälkeen, on erittäin luja ja soveltuu kantaviin-rakenteisiin ja tärinäympäristöihin. Korkeaa rakenteellista luotettavuutta vaativien sähköautojen LiFePO4-akkujen alumiinikoteloissa 6061-materiaali tarjoaa yleensä paremman mekaanisen tuen.

 

5052 alumiiniseos

5052 kuuluu ruosteenkestävään-alumiinisarjaan, ja sillä on vahva korroosionkestävyys, joten se sopii erityisen hyvin rannikkoalueille ja korkean kosteuden{2}}ympäristöihin.

Joissakin pehmeiden{0}}pack LiFePO4-akkujen alumiinikoteloprojekteissa 5052 parantaa tehokkaasti kotelon sopeutumiskykyä ympäristöön ja{3}}pitkäaikaista vakautta.

 

 

 

Kotelon paksuus vaikuttaa suoraan rakenteelliseen lujuuteen, painoon ja valmistuskustannuksiin.

 

Alle 1,0 mm:n levypaksuudet sopivat yleensä kevyille elektroniikkatuotteille ja sisäisten moduulien suojauksille, mutta niitä ei suositella kantaviin{1}}rakenteisiin.

 

1,2–1,5 mm on yleinen valinta teollisuuslaitteisiin ja tavallisiin akkukoteloihin, joilla saavutetaan hyvä tasapaino kustannusten ja lujuuden välillä.

 

Suurille energian varastointilaitteille tai raskaille{0}}tehoakkujärjestelmille, kuten autojen LiFePO4-akkujen alumiinikoteloille, suositellaan yleensä vähintään 1,8 mm:n paksuutta muodonmuutoskestävyyden ja pitkäaikaisen vakauden parantamiseksi.

 

 

IP-luokitukset heijastavat ensisijaisesti laitteen pölyn- ja vedenkestävyyttä, mutta käytännön suunnittelusovelluksissa tarvitaan silti kattava rakennesuunnitteluun perustuva arviointi.

 

IP20 soveltuu sisätiloihin, mikä estää suurempien vieraiden esineiden pääsyn laitteisiin.

IP54 täyttää useimpien teollisuusympäristöjen vaatimukset ja sopii tilanteisiin, joissa on pölyä ja kevyttä kosteutta.

IP65 soveltuu ulkolaitteisiin, mikä estää tehokkaasti pölyn ja vesisuihkun tunkeutumisen, mutta täysin tiivis rakenne voi johtaa kondensoitumiseen sisälle.

 

IP67 soveltuu lyhytaikaiseen-veteen upotukseen, ja sitä löytyy yleisesti erikoisteollisista teollisuuslaitteista ja joistakin moottorin vaihtolyijyakkujen alumiinikoteloista.

 

Siksi korkean kosteuden{0}}sovelluksissa hengittävät vedenpitävät venttiilit, tyhjennysrakenteet ja sisäisen ilmavirran suunnittelu ovat usein tärkeämpiä kuin pelkkä IP-luokituksen lisääminen.

 

 

Sähköajoneuvot ja akkujärjestelmät

Akut ovat alttiina tärinälle, iskuille ja lämpötilan vaihteluille pitkiä aikoja. Li-ioni-sähköpyörien akkupakkausten ja uusien energiaajoneuvojen akkujärjestelmien alumiinikotelossa rakenteellisen lujuuden, lämmönpoistokapasiteetin ja väsymiskestävyyden tulisi olla ensisijaisen tärkeitä.

 

Energian varastointijärjestelmät

Asuin- ja kaupalliset energiavarastolaitteet vaativat tyypillisesti pitkän käyttöiän ja hyvän lämmönpoistokyvyn. Powerwall Lithium Battery Packin alumiinikotelossa käytettävän kotelon tulee asettaa etusijalle korroosionkestävyys, lämmönhallintasuunnittelu ja pitkäaikainen -ympäristövakaus.

 

Solun ja moduulin pakkaus

Prismaattisten kennojen alalla litiumprismaattisesta kennoalumiinikuoresta on tullut valtavirran rakenteellinen ratkaisu. Tämän tyyppisen kotelon ei tarvitse varmistaa vain mittatarkkuutta, vaan sen on myös otettava huomioon hitsattavuus ja tiivistyskyky.

Litiumrautafosfaattiakkukennojen ja LFP-prismaattisten kennojen alumiinikuorituotteissa vaaditaan yleensä suurta tasaisuutta ja koneistustarkkuutta.

 

Sähköajoneuvot

Sähköpyörillä, sähkömoottoripyörillä ja kevyillä kuljetusvälineillä on korkeat vaatimukset keveydelle. Nämä tuotteet ottavat laajalti käyttöön sähköauton Lifepo4-akkurakenteen alumiinikotelon paremman painonhallinnan ja lämmönpoiston saavuttamiseksi.

 

 

 

Alumiiniseoskoteloita ostettaessa tulee koon ja hinnan lisäksi asettaa etusijalle seuraavat tekniset parametrit:

 

Oksidikalvon paksuus määrittää korroosionkestävyyden. Tavallisiin sisätiloihin suositellaan vähintään 12 μm; kosteissa ympäristöissä suositellaan vähintään 18 μm:n paksuutta. Maadoituksen jatkuvuus vaikuttaa suoraan sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) suorituskykyyn.

 

Elektronisissa ohjausjärjestelmissä ja tehoakun hallintajärjestelmissä kotelon johtavuuden on täytettävä suunnitteluvaatimukset.

 

Lämmönhallinnan suorituskyky liittyy akun käyttöikään ja laitteiden vakauteen. Olipa kyseessä litium-ioni-akun alumiinikuori tai suuri energian varastointikotelo, lämmönpoistoreitit ja lämpövastussuunnittelu tulee arvioida.

 

Lisäksi tietyissä erikoissovelluksissa, kuten Samsungin litium-ioni-akkujen, litium-ioni-akkujen ja litium-rauta--akkujen alumiinikuorissa, käsittelyn tarkkuus, hitsauksen laatu ja tiivistyksen luotettavuus on tutkittava huolellisesti.

 

 

Valitseminenalumiiniseoskotelotei ole vain kysymys koon yhteensovittamisesta; se sisältää useita ulottuvuuksia, mukaan lukien rakenteellinen lujuus, sähköturvallisuus, suojausominaisuudet, lämmönpoistosuunnittelu ja ympäristöön sopeutumiskyky. Kohtuullinen valintaprosessi tulee aloittaa käyttöolosuhteista, arvioida kattavasti mekaaniset kuormat, sähkövaatimukset ja ympäristöolosuhteet ja yhdistää sitten materiaalityyppi, levyn paksuus ja suojaustaso järjestelmän suunnittelua varten.

 

Uusille energiatuotteille, kuten alumiinikotelolle 12 V:n LiFePO4 Battery Pack Primatic Type Cell -alumiinikuorelle, tieteellinen kuoren valinta voi parantaa tehokkaasti laitteiden luotettavuutta, vähentää ylläpitokustannuksia ja pidentää koko järjestelmän käyttöikää.