Analyse van het productieproces van aluminium batterijbehuizingen: hoe kiezen tussen CNC-, spuitgiet-, plaatwerk- en extrusieprocessen?

Met de snelle ontwikkeling van nieuwe energievoertuigen, energieopslagsystemen, communicatieapparatuur en industriële elektronische producten zijn behuizingen van aluminiumlegeringen een belangrijk onderdeel geworden van elektronische hardwarestructuren. Voor verschillende soorten stroombatterijen en energieopslagbatterijen biedt de behuizing niet alleen mechanische bescherming, maar moet deze ook voldoen aan eisen op het gebied van warmteafvoer, elektromagnetische afscherming, waterdichtheid, corrosieweerstand en lichtgewicht.

 

Veel voorkomende toepassingen op de markt zijn onder meer aluminium behuizingen voor EV-lithiumbatterijpakketten, aluminium behuizingen voor autobatterijen en aluminium behuizingen voor Powerwall-lithiumbatterijpakketten die worden gebruikt in energieopslagsystemen voor thuisgebruik. Deze producten stellen verschillende eisen aan de structurele sterkte, maatnauwkeurigheid en productiekosten van de behuizing, waardoor de selectie van een geschikt productieproces cruciaal is.

 

Aluminiumlegeringen hebben voordelen zoals een laag gewicht, uitstekende thermische geleidbaarheid, sterke corrosieweerstand en goede bewerkbaarheid, en worden daarom veel gebruikt bij de productie van aluminium behuizingen van LFP-batterijen, behuizingen van stroombatterijen en behuizingen voor industriële besturingsapparatuur.

 

 

 

Momenteel omvat de productie van behuizingen van aluminiumlegeringen voornamelijk de volgende vier processen:

CNC-precisiebewerking
Plaatwerk buigen
Extrusie van aluminium profielen
Hogedrukspuitgieten-

Verschillende processen zijn geschikt voor verschillende productstructuren, productieschalen en budgetvereisten.

 

Algemeen gesproken:

CNC-bewerking heeft de voorkeur voor kleine-batchprototyping en producten met hoge- precisie; grote- chassis- of schakelkasten zijn geschikt voor plaatwerkprocessen; lange strip-vormige koellichamen en controllerbehuizingen zijn geschikt voor extrusieprocessen; producten met grote-volumes en complexe structuren zijn geschikter voor spuitgietprocessen.

 

 

CNC-bewerking is een typisch subtractief productieproces, waarbij CNC-bewerkingsmachines worden gebruikt om de gewenste structuur uit één enkel blok aluminium te snijden.

De grootste voordelen van dit proces zijn:

 

Hoge-dimensionale nauwkeurigheid
Hoge structurele vrijheid
Uitstekende oppervlaktekwaliteit
Geschikt voor complexe drie-structuren

 

CNC-bewerking wordt vaak gebruikt om behuizingen te vervaardigen voor hoogwaardige elektronische apparaten en hoogwaardige batterijsystemen. Bijvoorbeeld:

Aluminium behuizing voor auto LiFePO4-accu
Aluminium behuizing voor LiFePO4-accu van elektrische auto's
Behuizing van precisietestinstrumenten
Controllerbehuizing voor industriële automatisering

Veel voorkomende materialen zijn onder meer 6061-T6 en 7075 aluminiumlegeringen.

 

Tijdens het ontwerpproces moet op het volgende worden gelet:

Voor interne hoeken kunnen geen perfecte rechte hoeken worden bereikt; Diepe gaten en diepe holtes vergroten de bewerkingsmoeilijkheden; Meerdere klembewerkingen beïnvloeden de nauwkeurigheid en verhogen de kosten.

Daarom is CNC-bewerking geschikter voor producten met een hoge-waarde- en kleine- serieproductieprojecten.

Plaatwerk buigen: een economische oplossing voor grote batterijbehuizingen

Plaatwerkverwerking omvat voornamelijk lasersnijden, stempelen en buigen om producten te vervaardigen.

 

De kenmerken zijn onder meer:

Hoog materiaalgebruik; Lage schimmelkosten; Geschikt voor grote structurele componenten; Korte productiecyclus.

Veel energieopslagkasten, batterijkasten en noodstroomsystemen maken gebruik van plaatmetaalconstructies.

 

Bijvoorbeeld:

Aluminium behuizing voor motorvervangende loodzuuraccu
Aluminium behuizing voor 12V LiFePO4-accu Primatic-type cel Aluminium omhulsel
(Energieopslagbatterijbehuizing Industriële stroomdistributieapparatuurbehuizing)

Bij het ontwerpen van plaatwerk moet speciale aandacht worden besteed aan de buigradius, lasvervorming en de sterkte van de schroefdraadverbinding.

Omdat plaatmetalen oppervlakken gevoelig zijn voor lassporen en buiginkepingen, worden poedercoating- of verfprocessen meestal gebruikt voor na-behandeling om een ​​beter uiterlijk te bereiken.
 

 

Aluminiumextrusie is een proces waarbij een continu dwarsprofiel-wordt gevormd door verwarmde aluminium staven door een matrijs te drukken.

Dit proces is met name geschikt voor:

 

Controllerbehuizingen
LED-verlichtingsapparatuur
Communicatieapparatuur
Batterijbeheersysteem (BMS)

Voor producten die een goede warmteafvoer vereisen, kan extrusie tijdens de profielontwerpfase direct warmteafvoervinnen vormen.

 

Momenteel veel gebruikt in:

Aluminium behuizing voor accu van elektrische fiets
Aluminium behuizing voor Li--ion accu voor elektrische fietsen
Aluminium behuizing voor EV elektrische bus LiFePO4-accu

Extrusietechnologie heeft de volgende voordelen:

Lagere matrijskosten;
Hoge productie-efficiëntie;
Uitstekend anodiserend effect;
Geschikt voor middelgrote-batchproductie.

 

De beperking is echter dat de productdoorsnede- consistent moet zijn; het kan dus geen complexe drie-structuren vervaardigen.

 

Bovendien moet het profiel na extrusie nog worden gesneden, geboord, getapt en gedeeltelijk CNC-gefreesd; ook de kosten van deze secundaire verwerking moeten in de evaluatie worden meegenomen.

 

 

Bij het spuitgietproces wordt onder hoge druk gesmolten aluminium in een stalen mal geïnjecteerd om zo de batterij te vormen.

De belangrijkste voordelen zijn:

 

Lage eenheidskosten;
Hoge structurele complexiteit;
Geschikt voor massaproductie;
Uitstekende waterdichte prestaties.

Veel batterijbehuizingen in nieuwe energievoertuigen en energieopslagsystemen worden geproduceerd via het spuitgietproces.

 

Veel voorkomende toepassingen zijn onder meer:

Aluminium behuizing voor Soft Pack LiFePO4 oplaadbare batterij
Aluminium behuizing voor primaire lithium-ijzerbatterij LiFeS2
Structurele componenten van de voedingsbatterijmodule
Waterdichte behuizingen voor elektronische apparatuur voor buiten

Door middel van spuitgieten kunnen verstevigingsribben, montagepalen en complexe constructies uit één-stuk worden gegoten, waardoor het aantal onderdelen en montagestappen aanzienlijk wordt verminderd.

 

Vanwege het hogere siliciumgehalte van gegoten aluminiumlegeringen is hun anodiserende werking over het algemeen echter niet zo goed als die van 6061- of 6063-materialen. Daarom worden poedercoating, elektroforese of schilderen vaker gebruikt.

 

Voor projecten met een jaarlijkse vraag van meer dan enkele duizenden eenheden biedt spuitgieten doorgaans een aanzienlijk kostenvoordeel.

 

 

 

De afgelopen jaren, met de snelle groei van de markten voor energieopslag en nieuwe energievoertuigen, is de technologie voor aluminiumbatterijen zich ook blijven ontwikkelen.

 

Veel voorkomende toepassingen zijn onder meer:

Aluminium behuizing voor lithium-ijzerfosfaat-batterijcellen

Prismatische lithiumcellen (aluminium schaal)

LFP-prismatische cellen (aluminium schaal)

Prismatische LFP-cellen (aluminium schaal)

Prismatische lithiumbatterij (aluminium omhulsel)

 

Vergeleken met traditionele stalen schaaloplossingen bieden aluminium schaaldelen:

Lichter gewicht;
Betere warmteafvoer;
Hoger aanpassingsvermogen van de energiedichtheid;
Betere corrosieweerstand.

Daarom worden aluminium schaalverpakkingen veel gebruikt in de markt voor prismatische lithiumbatterijen.

 

 

Momenteel maakt een groot aantal energiebatterijen en energieopslagbatterijen op de markt gebruik van prismatische celstructuren.

Typische producten zijn onder meer:

 

Aluminium behuizing van lithiumcelbatterij
Li-cel aluminium schaal
Aluminium behuizing van lithiumcelbatterij
Aluminium behuizing van lithiumcelbatterij
Aluminium behuizing met lithium-ijzercel
Samsung prismatische cellen met een aluminium behuizing
Aluminium behuizing voor Samsung li-ionbatterij aluminium behuizing

 

De vierkante aluminium schaalstructuur verbetert niet alleen het ruimtegebruik, maar verbetert ook de efficiëntie van de moduleassemblage en de thermische beheerprestaties, waardoor een belangrijke positie wordt ingenomen in de nieuwe energievoertuig- en energieopslagindustrieën.

 

 

 

Voor productontwikkelaars en inkoopingenieurs kunnen de volgende uitgangspunten in aanmerking worden genomen:

 

Als het product zich in de R&D-verificatiefase bevindt, moet CNC-bewerking prioriteit krijgen.

Als het product een grote kast of energieopslagbehuizing is, is de verwerking van plaatmetaal doorgaans kosteneffectiever-.

Als het product een lange, smalle structuur heeft en een ontwerp met warmteafvoer vereist, moet eerst de extrusie van aluminium profielen worden overwogen.

Als het project de massaproductiefase is ingegaan en een complexe structuur en hoge beschermingseisen heeft, is spuitgieten vaak een redelijkere keuze.

 

Het kiezen van het juiste proces kan niet alleen de productiekosten verlagen, maar ook de productprestaties verbeteren, de ontwikkelingscycli verkorten en het concurrentievermogen op de markt vergroten.