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電池托盤鋁型材在汽車行業(yè)的應(yīng)用技術(shù)

電池托盤鋁型材在汽車行業(yè)的應(yīng)用的技術(shù) 高端鋁型材在新能源汽車領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。電動汽車約40%的成本是由電池構(gòu)…

電池托盤鋁型材在汽車行業(yè)的應(yīng)用的技術(shù)

高端鋁型材在新能源汽車領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。電動汽車約40%的成本是由電池構(gòu)成的,因此,用適當(dāng)?shù)耐繉颖Wo(hù)電池,以保持其壽命和車輛性能變得至關(guān)重要。在動力電池中,托盤占去了電池系統(tǒng)重量的20~30%,實為主要結(jié)構(gòu)件。因此在保證電池功能安全前提下,托盤的輕量化就成為電池結(jié)構(gòu)件主要改進(jìn)目標(biāo)之一。在pack箱體上使用鋁型材,可以滿足大功率動力鋰電池外殼的需求。鋰離子電池PACK又稱電池模組,是一種鋰離子電池的制作工藝,是指將多個鋰離子單體電芯組通過并串聯(lián)的方式連接而成,按照客戶要求組成某一特定形狀,其主要原理是將電池芯片、電池管理系統(tǒng)、電池管理芯片等組件整合在一起,形成一個完整的電池組,以實現(xiàn)能量的儲存和輸出。在電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的散熱器上,我們采用特定鋁合金生產(chǎn)扁管,通過特殊工藝保證鋸口滿足客戶要求,并使用全自動超聲波清洗機(jī)去除油污和鋁屑,以滿足高潔凈度要求。

新能源汽車電池托盤有哪些?

主要有三種,電池托盤鋁型材以及電池托盤壓鑄件、鋼箱體。

剛箱體價格便宜,工藝好,抗石擊,但重量很大,剛性差,腐蝕性差。

鑄鋁電池托盤是采用整體一次成型,其具有靈活的設(shè)計樣式,托盤成型后不需要進(jìn)行進(jìn)一步的焊接工序,因此其綜合力學(xué)性能較高;由于采用了鋁合金材料,其重量也因此進(jìn)一步降低,這種結(jié)構(gòu)電池托盤常用于小能量電池包中。但由于鋁合金在鑄造過程中易發(fā)生欠鑄、裂紋、冷隔、凹陷、氣孔等缺陷。

相對來說,擠壓鋁合金電池托盤是目前主流的電池托盤設(shè)計方案,其通過型材的拼接及加工來滿足不同的需求,具有設(shè)計靈活、加工方便、易于修改等優(yōu)點;性能上擠壓鋁合金電池托盤具有高剛性、抗震動、擠壓及沖擊等性能。

目前主流純電動電池箱體80%以上屬于上面兩種結(jié)構(gòu)或兩種結(jié)構(gòu)的變種。因 此對以上兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,對鋁托盤輕量化發(fā)展方向具有一定的意義。

具備生產(chǎn)新能源汽車電池托盤所需的設(shè)備和生產(chǎn)能力,其中包括:擠壓型材,彎曲成型,攪拌摩擦焊 (FSW 焊接),機(jī)器人弧焊 (CMT焊接 ) , 龍 門銑加工中心等,可生產(chǎn)各類PHEV 和EV 電池托盤。

汽車電池托盤具有重量輕,強度高,結(jié)構(gòu)穩(wěn)固,尺寸精度高,外形美觀等特 點,可滿足IP67 防護(hù)等級,已成為多家知名新能源汽車制造廠家和動力電 池廠商的一級供應(yīng)商。

汽車電池托盤鋁型材003
汽車電池托盤鋁型材003

在擠壓鋁電池托盤中拼焊框架結(jié)構(gòu)比較常見。也是比較靈活的一種結(jié)構(gòu),通過不同鋁型材的拼焊、加工,可以滿足各種能量大小的需求。

新能源汽車電池技術(shù)研發(fā)是一項復(fù)雜的工作,想充足動力和續(xù)航能力,一般有兩個方向,一是多裝電池,二是提升能量密度。但是電池越多重量越大,成本越高,并不符合車企訴求。車企普遍追求的是電池能量密度的提升。目前,新能源汽車搭載的電芯能量密度在300wh/kg以下。想提高續(xù)航能力,需要提高電池的能量密度。以電芯為例,能量密度升高,鋰離子勢必增多,而鋰離子穩(wěn)定性差,容易燃燒。因此,如何實現(xiàn)能量密度與安全性高度平衡,也是車用動力電池研發(fā)的艱難課題。

電池托盤作為整個電池模塊的支撐,經(jīng)歷了從材料到工藝的創(chuàng)新發(fā)展,具有多種功能性系統(tǒng)融合的,可靠性更高、功能更豐富的電池托盤將是未來的發(fā)展方向。同時電池托盤的設(shè)計也將趨向于功能豐富、強度可靠的方向設(shè)計:水冷系統(tǒng)與電池托盤融合設(shè)計是目前正在開發(fā)的一種方案,替代了外置冷卻系統(tǒng)的設(shè)計,較大的提高了電池的散熱效率。

將散熱系統(tǒng)與底板連接形成一整體底板,再將其用攪拌摩擦焊方法與框架連接。在極寒條件下,電池同樣需要進(jìn)行保溫加熱,隔熱保溫系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、防護(hù)系統(tǒng)在電池托盤上的綜合設(shè)計將會是未來電池托盤的發(fā)展方向。而且針對承載結(jié)構(gòu)的多元化連接以及采用無強度減弱方式的鉚接、螺接技術(shù)與密封膠結(jié)合的設(shè)計也將是電池托盤在結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新。

汽車電池托盤鋁型材
汽車電池托盤鋁型材

從技術(shù)層面來看,CTP(無模組技術(shù))為未來大勢,相比傳統(tǒng)技術(shù),CTP取消模組設(shè)計,使電池托盤作為車輛結(jié)構(gòu)件集成到車身中,可有效降低電池制造成本,2023年CTP普及率在10%-15%左右,并呈逐步上升趨勢,目前行業(yè)中頭部電池企業(yè)如寧德時代、比亞迪、蜂巢能源等均采用該技術(shù)。

 

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