-각형 리튬 배터리 알루미늄 케이스 업계 지식에 대한 심층 분석

정사각형 리튬 배터리 알루미늄 케이스는 정밀 스탬핑, 연신 또는 딥 드로잉 및 기타 성형 공정을 통해 고품질의 알루미늄 합금 재료로 만들어진 금속 쉘 부품을 말하며 정사각형 리튬{1}}이온 배터리를 포장하는 데 사용됩니다. 리튬 배터리의 세 가지 핵심 구조 구성 요소(양극, 음극, 케이스 및 분리기) 중 하나인 알루미늄 케이스는 배터리 셀의 기계적 지지, 환경 밀봉, 열 전도 및 안전 보호와 같은 다양한 기능을 수행합니다. 소프트-팩 리튬 배터리에 사용되는 리튬{4}}이온 배터리용 알루미늄 라미네이트 파우치와 비교할 때 정사각형 알루미늄 케이스는 기계적 강도가 더 높고 치수 안정성이 뛰어나며 열 관리 기능이 더 좋습니다. 원통형 강철 케이스에 비해 알루미늄 케이스는 경량 및 공간 활용 측면에서 분명한 이점을 가지고 있습니다.

 

각형 리튬 배터리의 알루미늄 케이스는 일반적으로 케이스 본체와 커버 어셈블리(양극 및 음극, 방폭-밸브, 주입구 등 포함)로 구성됩니다. 커버와 케이스는 레이저 용접으로 밀봉됩니다. 전기 자동차, 에너지 저장 시스템 및 휴대용 전자 장치의 에너지 밀도 및 안전성에 대한 요구 사항이 계속 증가함에 따라 BYD 브랜드의 Prismatic Cell과 같은 주류 자동차 회사에서 널리 채택한 사각형 알루미늄 쉘 솔루션은 전원 배터리 분야의 주요 포장 형태 중 하나가 되었습니다. 알루미늄 쉘 재료의 선택, 성형 정확도 및 용접 밀봉 품질은 배터리의 수명, 안전 성능 및 생산 수율을 직접적으로 결정합니다. 따라서 이 구성요소는 전력 배터리 산업 체인에서 고-부가가치-고첨단-기술 임계 링크로 분류됩니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

각형 리튬 배터리의 알루미늄 케이스에 선택된 알루미늄 합금 재료, 등급 선택 및 미세 구조 제어는 케이스의 성형 성능, 용접 품질 및 내식성을 직접적으로 결정합니다. 현재 업계에서 가장 일반적으로 사용되는 재료는 3003 알루미늄 합금(알루미늄{2}}망간 합금)과 6061 알루미늄 합금(알루미늄{4}}마그네슘-실리콘 합금)입니다. 그중 3003 합금은 우수한 딥 드로잉 성능, 우수한 내식성 및 적당한 강도로 인해 정사각형 알루미늄 쉘의 주류 선택이 되었습니다. 3003 알루미늄 합금의 주요 합금 원소는 망간(약 1.0-1.5%)이며, 이는 전기 및 열 전도성을 크게 감소시키지 않으면서 재료의 인장 강도와 가공 경화 특성을 향상시킵니다. 재료의 두께는 일반적으로 0.3mm에서 1.2mm 사이로 제어되며 구체적인 값은 배터리 코어의 용량과 크기에 따라 다릅니다. - 대용량 전원 배터리(예: 100Ah 이상)는 구조적 강도를 보장하기 위해 더 두꺼운 쉘(0.8- 1.2mm)을 사용하는 경향이 있습니다. 소비자 배터리는 더 얇은 쉘(0.3- 0.6mm)을 사용하여 더 높은 에너지 밀도를 추구합니다. 구조 제어 측면에서 알루미늄 쉘 재료는 일반적으로 딥 드로잉 공정 중 오렌지 껍질 결함이나 균열을 방지하기 위해 레벨 5보다 미세한 입자 크기가 필요합니다.

 

표면 상태 측면에서, 알루미늄 쉘의 내벽은 일반적으로 전해질과의 화학적 호환성을 향상시키고 알루미늄이 육불화인산리튬(LiPF₆)과 반응하여 쉘을 부식시키는 불화수소산을 생성하는 것을 방지하기 위해 화학적으로 부동태화하거나 양극산화 처리해야 합니다. EV 배터리 파우치 셀 알루미늄 케이스에 사용되는 동일한 유형의 재료의 경우 양극 및 음극 탭과의 절연 협력에 추가적인 고려가 필요합니다. 일반적으로 케이스 내벽에 절연층을 코팅하거나, 조립 시 절연필름을 삽입합니다. 각형 및 원통형 배터리 케이스용 알루미늄 쉘의 기본 재료 시스템은 유사하지만 재료의 이방성 지수(r 값) 및 가공 경화 지수(n 값)에 대한 요구 사항은 성형 공정(사각형의 경우 딥 드로잉, 실린더의 경우 다중 가변 직경 드로잉)의 차이로 인해 다릅니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

각형 리튬 배터리용 알루미늄 케이스 제조에는 여러 정밀 성형 공정이 포함되며, 그 중 딥 드로잉 공정은 기술적으로 가장 어렵고 제품 품질에 가장 큰 영향을 미치는 핵심 링크입니다. 공정 흐름은 알루미늄 합금 코일의 풀림 및 블랭킹으로 시작됩니다. 알루미늄 스트립은 고속 펀치에 공급되고 둥근 직사각형 또는 대략 정사각형 블랭크 조각(블랭크라고 함)은 블랭킹 다이를 통해 펀칭됩니다. 이후의 다중 패스 드로잉에서 재료의 합리적인 분포를 달성하기 위해 블랭크의 모양과 크기가 정확하게 계산됩니다. 후속 핵심 프로세스는 멀티-패스 딥 드로잉입니다. 재료 조각은 여러 세트의 펀치와 오목형 다이를 차례로 통과하여 평평한 재료 조각을 미리 결정된 깊이와 바닥이 둥근 모서리가 있는 사각형 쉘로 점진적으로 변형시킵니다. 드로잉 패스 수는 쉘 깊이와 개구부 크기의 비율(즉, 드로잉 비율)에 따라 달라집니다. 전원 배터리용 일반적인 정사각형 알루미늄 쉘에는 4~7회의 드로잉 공정이 필요합니다.

 

각 인발 패스 후에 중간 어닐링 처리를 삽입하여 가공 경화를 제거하고 재료의 가소성을 복원할 수 있습니다. 연신 공정 중 펀치와 다이 사이의 간격(보통 재료 두께의 1.05-1.15배), 윤활제 종류 및 코팅량, 연신 속도를 엄격하게 제어하여 쉘 측벽에 주름, 균열 또는 심각한 두께 불균일을 방지해야 합니다. Deep Drawing 후 반제품을 Trimming(트림)하여 불규칙한 모서리를 제거한 후 세정하여 Drawing Oil과 알루미늄 Chip을 제거합니다. 벽 두께 감소율은 딥 드로잉 공정 수준을 측정하는 핵심 지표입니다. 우수한 공정 설계는 최대 벽 두께 감소율을 15% 이내로 제어할 수 있으며 쉘의 하단 모서리는 벽 두께가 가장 얇은 영역이며 국부적으로 얇아지는 부분은 설계 벽 두께의 75% 미만이어서는 안 됩니다.

 

매우 까다로운 EV 배터리 파우치 셀 알루미늄 케이스 또는 단일 셀 리튬 이온 배터리용 알루미늄 쉘의 경우, 쉘의 직진성, 수직성 및 바닥 표면 평탄도가 자동화 조립 라인의 위치 지정 요구 사항을 충족하는지 확인하기 위해 딥 드로잉 후에 측벽 수정(크기 마감) 및 바닥 표면 레벨링도 수행됩니다. 커버 어셈블리(폴, 방폭-방지 밸브, 액체 주입구 포함)와 쉘 사이의 레이저 용접은 또 다른 핵심 공정입니다. 연속 파이버 레이저 또는 펄스 레이저는 일반적으로 주변 밀봉 용접에 사용됩니다. 기공이 없고 스패터가 없으며 충분한 침투 깊이가 있는 용접을 얻으려면 용접 속도, 레이저 출력 및 초점 흐림이 정확하게 일치해야 합니다. 용접된 쉘은 기밀 테스트(헬륨 질량 분석법 누출 감지 또는 압력 강하 방법)와 용접 외관 검사를 거쳐야 합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

신에너지 차량, 분산형 에너지 저장 장치 및 휴대용 신에너지 장비의 급속한 발전으로 인해 리튬 배터리의 적용 시나리오가 지속적으로 확장되고 배터리 케이스의 적응성, 안전성 및 맞춤화 기능에 대한 시장의 요구 사항이 계속 증가하여 다양한 세분화된 맞춤형 알루미늄 케이스 제품이 탄생했습니다. 차량용 전원 배터리 분야의 특별한 요구에 부응하여 EV 배터리 파우치 셀 알루미늄 케이스 전원 배터리 파우치와 사각형 셀 알루미늄 케이스는 차량 작동 조건에 맞게 특별히 최적화되었으며 진동, 고온 및 변형에 대한 저항력이 더 강해 복잡한 차량 주행 조건에 적합합니다. 동시에 업계는 브랜드 맞춤화 요구 사항에 고도로 적응하고 있습니다. BYD 브랜드용 Prismatic Cell과 같은 특수 사각형 배터리 셀 알루미늄 케이스는 케이스와 배터리 셀의 정밀한 적용을 달성하기 위해 브랜드 배터리 셀의 독점적인 크기, 패키징 프로세스 및 성능 표준에 따라 맞춤화 및 개발되었습니다. 또한 소형 단일 셀 리튬 배터리 장비의 인기로 인해 단일 셀 리튬 이온 배터리용 알루미늄 쉘이 널리 사용되어 다양한 대형, 중형 및 소형 리튬 배터리 응용 시나리오를 완전히 포괄합니다.

업계의 발전 추세를 보면 각형 리튬 배터리의 알루미늄 케이스는 경량, 고강도, 고 안전성, 고정밀 및 녹색 환경 보호 방향으로 지속적으로 업그레이드되고 있습니다. 재료 수준에서 업계는 계속해서 알루미늄 합금 비율을 최적화하고 있습니다. 새로운 합금 개질 기술을 통해 경량이라는 장점을 유지하면서 재료의 인장 강도, 내충격성 및 고온 저항성이 더욱 향상되어 고전력, 고속-충방전 리튬 배터리 제품의 개발 요구를 충족합니다. 프로세스 수준에서는 자동화된 정밀 스탬핑, 표면 강화 처리, 미크론- 수준의 정밀 제어와 같은 기술이 점차 대중화되어 케이스의 밀봉, 평탄도 및 내식성이 지속적으로 향상되어 고급 에너지 저장 장치 및 차량- 탑재 전원 배터리의 엄격한 표준을 충족할 수 있습니다. 제품 형태 측면에서는 기존의 단단한 알루미늄 쉘 외에도 유연한 포장 지지 구조가 지속적으로 혁신을 이루고 있습니다. 리튬{10}}이온 배터리용 알루미늄 라미네이트 파우치 리튬 배터리 알루미늄{11}}플라스틱 필름 복합 포장 구조는 리튬 배터리 쉘의 제품 형태를 더욱 풍부하게 하고 얇고 가볍고 유연한 리튬 배터리 장비의 연구 개발 요구 사항에 적응합니다. 앞으로 스마트 에너지 저장 장치와 신에너지 자동차 산업이 지속적으로 업그레이드됨에 따라 리튬 배터리 알루미늄 케이스의 기술 반복 및 장면 적응성은 계속해서 향상될 것입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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