ความปลอดภัยของแบตเตอรี่พลังงานเป็นปัญหาสำคัญในด้านยานพาหนะพลังงานและระบบจัดเก็บพลังงานใหม่และความสำคัญของการออกแบบการป้องกันเปลือกเป็นอุปสรรคพื้นฐานเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่ปลอดภัยของระบบแบตเตอรี่นั้นชัดเจนในตัวเอง การออกแบบการป้องกันเปลือกได้รับการออกแบบมาเพื่อต้านทานความเสียหายทางกายภาพการกัดกร่อนทางเคมีและความเสี่ยงด้วยไฟฟ้าช็อตที่อาจเกิดขึ้นจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมภายนอกไปยังแบตเตอรี่พลังงานในขณะที่มั่นใจว่าการทำงานปกติและการทำงานที่มั่นคงในระยะยาวของส่วนประกอบภายในของระบบแบตเตอรี่ บทความนี้จะอธิบายเนื้อหาหลักของการออกแบบการป้องกันสิ่งที่แนบมาอย่างเป็นระบบจากแง่มุมของการเลือกวัสดุการออกแบบโครงสร้างระดับการป้องกันและข้อกำหนดมาตรฐาน
1. การเลือกวัสดุ
งานหลักของการออกแบบการป้องกันเปลือกแบตเตอรี่พลังงานคือการเลือกวัสดุ วัสดุที่อยู่อาศัยจำเป็นต้องมีความแข็งแรงเชิงกลที่ยอดเยี่ยมความต้านทานการกัดกร่อนและคุณสมบัติฉนวนไฟฟ้าเพื่อรับมือกับสภาพแวดล้อมการทำงานที่ซับซ้อนและเปลี่ยนแปลงได้ ในปัจจุบันเปลือกพลังงานแบตเตอรี่ส่วนใหญ่ทำจากโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความหนาแน่นสูงหรือวัสดุเหล็กซึ่งเกิดขึ้นจากการหล่อหรือกระบวนการปั๊มที่แม่นยำและพื้นผิวนั้นเป็นแบบอะโนไดซ์หรือฉีดพ่นเพื่อเพิ่มความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานการกัดกร่อน เปลือกอลูมิเนียมอัลลอยด์มีข้อดีของน้ำหนักเบาการกระจายความร้อนที่ดีและความต้านทานต่อแรงกระแทกที่แข็งแกร่งและเหมาะสำหรับรถยนต์นั่งและระบบจัดเก็บพลังงานแสง เปลือกเหล็กมักใช้ในยานพาหนะเชิงพาณิชย์และสถานีพลังงานเก็บพลังงานขนาดใหญ่เนื่องจากความแข็งแรงและความแข็งแกร่งที่สูงขึ้น ทางเลือกของวัสดุยังต้องพิจารณาความคุ้มค่าและการรีไซเคิลเพื่อให้สอดคล้องกับแนวคิดของการผลิตสีเขียว ตัวอย่างเช่นเทสลาใช้เปลือกอลูมิเนียมอัลลอยด์ในยุคแรก ๆ และความหนาของผนังถูกควบคุมที่ 1. 2 มม. โดยคำนึงถึงความต้องการของน้ำหนักเบาและความแข็งแรง ในทางกลับกัน BYD นั้นชอบเปลือกเหล็กซึ่งยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ผ่านเทคโนโลยีการเคลือบป้องกันการกัดกร่อนแบบหลายชั้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ
กุญแจสำคัญในการออกแบบการป้องกันสิ่งที่แนบมาอยู่ในการออกแบบโครงสร้าง เชลล์แบตเตอรี่พลังงานมักจะใช้โครงสร้างแยกส่วนแยกได้อย่างมีประสิทธิภาพแยกส่วนประกอบหลักเช่นอิเล็กโทรดบวกอิเล็กโทรดเชิงลบและตัวคั่นจากสภาพแวดล้อมภายนอก การออกแบบห้องแยกไม่เพียง แต่ช่วยลดความเสี่ยงของการรั่วไหลของอิเล็กโทรไลต์ แต่ยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการปิดผนึกของระบบแบตเตอรี่ ถาดเหลวตั้งอยู่ที่ด้านล่างของตัวเรือนเพื่อรวบรวมอิเล็กโทรไลต์ที่เกิดจากการหลบหนีความร้อนหรือการกระแทกภายนอกเพื่อป้องกันไม่ให้แพร่กระจายไปยังพื้นที่อื่น นอกจากนี้ช่องทางการกระจายความร้อนจะถูกสงวนไว้รอบ ๆ เปลือกรวมกับวัสดุนำไฟฟ้าความร้อนและระบบการจัดการความร้อนเพื่อให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่ยังคงมีความเสถียรภายในช่วงอุณหภูมิในการทำงาน ตัวอย่างเช่น CATL ใช้โครงสร้าง "แซนวิช" ในการออกแบบแบตเตอรี่คิรินซึ่งได้รับประสิทธิภาพการจัดการความร้อนที่ยอดเยี่ยมและความต้านทานต่อแรงกระแทกผ่านการรวมกันของฟิล์มฉนวนกันความร้อนความร้อนหลายชั้นและเปลือกหอยสูง ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าอัตราการรั่วไหลของอิเล็กโทรไลต์ของระบบแบตเตอรี่ที่มีเปลือกแยกส่วนน้อยกว่า 0. 5%ต่ำกว่าค่าเฉลี่ยของอุตสาหกรรมมาก
2. การออกแบบระดับการป้องกัน
ระดับการป้องกันเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของการออกแบบการป้องกันสิ่งที่แนบมาซึ่งมักจะประเมินตามมาตรฐาน IEC 60529 มาตรฐานการจำแนกอันดับการป้องกันสิ่งที่แนบมาจาก IPXX เป็น IP69K โดยที่ IPXX บ่งชี้การป้องกันการเข้าจากวัตถุและของเหลว โดยทั่วไปแล้วตัวเรือนแบตเตอรี่พลังงานจะได้รับการจัดอันดับ IP67 หรือ IP68 ซึ่งหมายความว่าสามารถจมอยู่ใต้น้ำในน้ำลึก 1 เมตรเป็นเวลา 30 นาทีโดยไม่ได้รับผลกระทบ ตัวอย่างเช่น LG Chem ใช้การให้คะแนนการป้องกัน IP68 ในแบตเตอรี่ E7 Series พร้อมการออกแบบซีลแดดพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่มั่นคงในสภาพแวดล้อมที่ชื้น การปรับปรุงระดับการป้องกันไม่เพียง แต่ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุ แต่ยังรวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพของโครงสร้างการปิดผนึก ตัวอย่างเช่นเทสลาปรับปรุงประสิทธิภาพการปิดผนึกของเปลือกอย่างมีนัยสำคัญโดยการเพิ่มโอริงลงในตะเข็บและรวมเข้ากับเทคโนโลยีการเชื่อมอัลตราโซนิก
3. ข้อกำหนดด้านกฎระเบียบ
ข้อกำหนดมาตรฐานมีการชี้นำความสำคัญสำหรับการออกแบบการป้องกันเปลือก มาตรฐานความปลอดภัยของ GB/T38031-2020 "ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยสำหรับแบตเตอรี่พลังงานสำหรับยานพาหนะไฟฟ้า" ทำให้ข้อกำหนดที่ชัดเจนสำหรับระดับการป้องกันความแข็งแรงเชิงกลและความเสถียรทางความร้อนของเปลือกหอย มาตรฐานระบุว่าเปลือกแบตเตอรี่จะต้องยังคงอยู่ในช่วงอุณหภูมิ -40 องศาถึง 85 องศาและไม่มีรอยแตกหรือการเสียรูปในการทดสอบผลกระทบของลูกเหล็กทรงกลม 10 มม. นอกจากนี้สหภาพยุโรป UN 38. 3 มาตรฐานยังนำไปสู่ข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับการป้องกันสิ่งที่แนบมารวมถึงการสั่นสะเทือนการกระแทกและอุณหภูมิและการทดสอบการปั่นจักรยานความชื้น ข้อกำหนดมาตรฐานเหล่านี้ได้ผลักดันความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยีการป้องกันสิ่งที่แนบมาเช่นการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญของ BYD ในการต้านทานแรงกระแทกโดยการเพิ่มวัสดุเสริมเส้นใยลงในเปลือกเหล็ก
4. แนวโน้มการพัฒนาของการออกแบบการป้องกันแบตเตอรี่
แนวโน้มการพัฒนาในอนาคตของการออกแบบการป้องกันเปลือกหอยอยู่ในความฉลาดและน้ำหนักเบา เมื่อความหนาแน่นของพลังงานของระบบแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นวัสดุเปลือกจะต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมยิ่งขึ้น คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ค่อยๆกลายเป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับเปลือกแบตเตอรี่พลังงานระดับสูงเนื่องจากความแข็งแรงเฉพาะสูงสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำและความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม ตัวอย่างเช่นรถยนต์ไฟฟ้า NIO EP9 มีเปลือกคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีน้ำหนักน้อยกว่าเปลือกอลูมิเนียมโลหะผสม 30% และมีความต้านทานต่อแรงกระแทกมากขึ้น 50% นอกจากนี้การออกแบบการป้องกันอัจฉริยะยังมีการพัฒนาผ่านการรวมตัวของเซ็นเซอร์อุณหภูมิเซ็นเซอร์ความดันและอุปกรณ์ตรวจจับเสียงเพื่อตรวจสอบสถานะของสิ่งที่แนบมาในเวลาจริงและเตือนความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นล่วงหน้า ตัวอย่างเช่น CATL ได้เปิดตัวระบบตรวจสอบเปลือกอัจฉริยะลงในแบตเตอรี่ใหม่ซึ่งวิเคราะห์ข้อมูลเซ็นเซอร์ผ่านอัลกอริทึมเพื่อระบุการเสียรูปเล็ก ๆ ของเปลือกหอยอย่างแม่นยำและป้องกันไม่ให้เกิดอุบัติเหตุทางความร้อน
โดยสรุปการออกแบบการป้องกันของเปลือกแบตเตอรี่พลังงานเป็นหัวข้อที่ครอบคลุมเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์วัสดุวิศวกรรมโครงสร้างมาตรฐานและเทคโนโลยีอัจฉริยะ ผ่านการเลือกวัสดุทางวิทยาศาสตร์การออกแบบโครงสร้างที่ดีที่สุดระดับการป้องกันที่เข้มงวดและการกำหนดมาตรฐานอย่างต่อเนื่องการออกแบบการป้องกันเปลือกให้ความปลอดภัยที่เชื่อถือได้สำหรับระบบแบตเตอรี่พลังงาน ในอนาคตด้วยการประยุกต์ใช้วัสดุและเทคโนโลยีใหม่การออกแบบการป้องกันเปลือกจะพัฒนาไปในทิศทางของประสิทธิภาพที่สูงขึ้นน้ำหนักที่ต่ำกว่าและความฉลาดที่แข็งแกร่งขึ้นวางรากฐานที่แข็งแกร่งสำหรับนวัตกรรมอย่างต่อเนื่องของอุตสาหกรรมแบตเตอรี่พลังงาน
Acey ฉลาดมีความเชี่ยวชาญในการจัดหาโซลูชันแบบครบวงจรสำหรับชุดประกอบแบตเตอรี่แบบกึ่งอัตโนมัติ/แบบอัตโนมัติของชุดแบตเตอรี่ลิเธียมที่ใช้ใน ESS, UAV, E-Bike, E-Scooter, เครื่องมือไฟฟ้า, สอง/สามล้อ, เครื่องทดสอบแบตเตอรี่/เครื่องทดสอบแบตเตอรี่ เครื่องทดสอบและระบบทดสอบชุดแบตเตอรี่ ฯลฯ
