动力锂离子电池铝壳封装工艺基本有什么?

2021-07-03 10:47 深圳市鑫东达科技有限公司
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  汽车动力锂电池铝壳产品材质为铝3003,因为这种材料具有很容易加工成形、高温耐腐蚀性、良好的传热性和导电性。3003铝合金的动力锂电池铝壳(除壳盖外)可一次拉伸成形,相关于不锈钢壳,可以省去盒底焊接工艺。

  3003重要是铝锰合金,重要合金元素为锰。铝和锰的沸点温度相差不大,在进行焊接时就不会出现因为金属元素烧损而导致焊缝质量下降等问题。

  3003铝合金材料密度小、材质软,具有易于动力锂电池铝壳整体拉伸成形等优点,已经被很多公司用于电池封装。铝合金的密度比传统的不锈钢封装材料小很多。

  为了新增续航里程,新能源电动汽车要大量的锂离子电池组合模块,每个模块都是由若干个电池盒组合而成,这样,每个电池盒的质量大小对整个电池模块的质量影响很大,为了减轻电池质量,采用3003铝合金材料来制作电池壳体是必然的选择。

  1)模具结构及工艺优化技术

  由于铝合金的压铸具有高温高压的特点,压铸过程中金属液的充填形态与铸件致密度、气孔率、表面粗糙度等品质因素密切相关。且充型过程在封闭型腔中进行,难以实现可视化。关于充型过程能否顺利进行,浇排系统是否合理,压铸过程中是否裹气等过程数据比较难以获得。基于实际的压铸工艺过程,在获得材料热性能参数及物理性能参数,利用有限元方法建立压铸模型进行分析压铸件的流场、温度场以及合金凝固情况,研究其充型规律,优化浇铸系统,根据计算结果要预测压铸件的气孔、冷隔以及缩孔等缺陷。

  另外,利用有限元方法还可以动态展示模具的充型过程以及模具温度场变化。利用温度场模拟结果,提取出模具型腔表面重要节点的温度场变化曲线,对节点温度进行分析并计算节点热应力,判断模具所受的热冲击,最终判断压铸模具型腔表面的热裂纹情况。

  所以,必须通过有限元软件对新能源汽车用变速器壳体进行压铸工艺的的模拟优化,确定带有内齿轮结构的变速器壳体压铸模具的最佳开设浇口部位和最后成型部位,并在最后成型处开设大排气快,解决冷隔和气孔问题。另外,对压铸过程进行模流分析,以确定液态金属流动情况、凝固情况以及模具的热应力情况。

  2)温度控制技术

  新能源用铝合金变速器壳体压铸过程的温度控制重要是关于浇铸温度和模具温度的控制。铝合金变速器壳体压铸过程中,温度控制对填充过程的热状态及加工效率等方面存在重要影响,是获得优良铸件的重要因素。一般而言,浇铸温度不宜过高,亦不宜过低。浇铸温度若过高,液态合金在高速的用途下,易出现紊流、涡流、包气等现象,从而影响填充质量。但是浇铸温度若过低,也会出现成分不均匀,流动性差,影响填充条件,使铸件出现缺陷。

  模具的温度是压铸工艺中又一重要的因素。模温过高,合金冷却温度降低,细晶层厚减薄,晶粒较粗大,故强度有所下降。另外还易出现收缩凹陷。模温过低时,表层冷凝后又被高速液流破碎,出现表层缺陷,甚至不能成型。模温对模具寿命影响甚大,激烈的温度变化,形成复杂的应力状态,频繁的应力交变导致模具龟裂。

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