كيفية منع تسرب الضغط من غطاء بطارية الألمنيوم لمركبات الطاقة الجديدة

بالمقارنة مع أغلفة البطاريات العادية، تتمتع الأغطية العلوية لبطارية الليثيوم ببنية أكثر تعقيدًا وتعقيدًا مع تكامل وظيفي أعلى، مما يؤدي إلى قيمة إجمالية أعلى بكثير. يتكون نظام الغطاء العلوي بالكامل من أكثر من عشرة مكونات، بما في ذلك لوحة الغطاء الرئيسية والأطراف الموجبة والسالبة وفتحات الحقن وصمامات مقاومة للانفجار-. فهو يدمج وظائف نقل الطاقة، وحماية الختم، وتحرير الضغط. يحدد التصميم الهيكلي الموحد للغطاء العلوي لبطارية الليثيوم مستوى حماية السلامة وعمر خلية البطارية بشكل مباشر.

يتكون نظام حماية السلامة لبطاريات الليثيوم المنشورية من طبقتين أساسيتين: أولاً، منع تلف الخلايا الناجم عن سوء الاستخدام البشري أو ظروف التشغيل غير الطبيعية؛ وثانيًا، منع حوادث السلامة الناجمة عن انفجارات البطاريات من خلال الهياكل المادية. من بين العديد من الهياكل الواقية، تعتبر الحماية من تخفيف الضغط هي خط الدفاع الأخير، حيث تعتمد بشكل أساسي على الهيكل المضاد للانفجار- المدمج في غطاء بطارية الليثيوم المنشورية لتحقيق تحرير يمكن التحكم فيه للضغط الداخلي داخل الخلية.

بطاريات الليثيوم المنشورية لها هيكل مغلق بالكامل. يمكن أن يؤدي الشحن والتفريغ لفترة طويلة، والدوائر القصيرة، والسخونة الزائدة إلى توليد كميات كبيرة من الغاز ذي درجة الحرارة المرتفعة-، مما يؤدي إلى زيادة حادة في الضغط الداخلي. إذا لم يتم تحرير هذا الضغط في الوقت المناسب، فيمكن أن يؤدي بسهولة إلى انتفاخ الخلايا أو تمزقها أو حتى نشوب حريق وانفجار. يكمن المبدأ الأساسي لحماية تخفيف الضغط في -هيكل الصمام المقاوم للانفجار-المثبت مسبقًا في لوحة غطاء بطارية أيون الليثيوم-. عندما يصل الضغط الداخلي إلى حد معين، يفتح الصمام المضاد للانفجار-تلقائيًا لتحرير الضغط، مما يؤدي إلى طرد الغاز عالي الضغط-بسرعة ويمنع وقوع حوادث خطيرة تتعلق بالسلامة. يعد التصميم المضاد للانفجار للوحة غطاء بطارية أيون الليثيوم-هو جوهر نظام سلامة بطارية الطاقة.

باعتباره مكونًا أساسيًا للسلامة في مجموعة غطاء الأمان LFP، فإن الصمام المضاد للانفجار-يحتوي على متطلبات فنية صارمة لدقة المعالجة وحساسية الفتح. تعتمد معظم الأغطية العلوية لبطاريات طاقة فوسفات الحديد الليثيوم السائدة في الصناعة تصميمًا واحدًا لصمام مقاوم للانفجار-خلية-، مع نطاق ضغط فتح قياسي يتراوح من 0.4 إلى 0.8 ميجا باسكال. عندما يتجاوز الضغط الداخلي للخلية الحد المقدر، فإن الصمام المضاد للانفجار - سوف يتشقق ويفتح بدقة على طول الأخدود المحدد مسبقًا -، مما يكمل تخفيف الضغط الاتجاهي ويتوافق مع معايير حماية السلامة لمجموعات أغطية الأمان LFP السائدة.

تأتي بطاريات الطاقة المربعة-المثبتة على السيارة بمواصفات مختلفة. للتكيف مع التخطيط المكاني ومتطلبات تكوين الطاقة لنماذج المركبات المختلفة، يتم إنتاج هيكل الصمام المقاوم للانفجار-في الغالب باستخدام نموذج إنتاج مخصص. تتطلب خلايا البطارية المختلفة ذات السعات وظروف التشغيل المختلفة ضغوطًا مختلفة لفتح الصمام المقاوم للانفجار، وطرق التكسير، والأبعاد الهيكلية. يمكن لمظلة بطارية الليثيوم المنشورية تخصيص حلول تخفيف الضغط بناءً على معلمات الخلية، مما يتوافق بدقة مع احتياجات حماية السلامة لمختلف بطاريات طاقة السيارات.

على الرغم من أن الهياكل المخصصة المقاومة للانفجار-توفر قدرة أكبر على التكيف، إلا أنها تؤدي أيضًا إلى عدم وجود معايير صناعية. في الوقت الحالي، تعمل الشركات والمؤسسات البحثية المحلية والعالمية بشكل مستمر على تحسين الأغطية العلوية للبطارية وتقنيات الصمامات المقاومة للانفجار-، لكن الصناعة لم تضع بعد معايير هيكلية موحدة ومواصفات اختبار. تظهر الشركات المصنعة المختلفة اختلافات في دقة العملية وعتبات تخفيف الضغط. لذلك، يجب أن يتم تحديد اختيار وتصميم ألواح غطاء الألمنيوم للبطاريات بشكل شامل بناءً على نظام الخلية والسعة وظروف التشغيل.

تؤثر دقة العملية والاستقرار الهيكلي للغطاء العلوي لخلايا البطارية المنشورية بشكل مباشر على فعالية وظيفة حماية تخفيف الضغط. توفر ألواح الغطاء المختومة - الدقيقة هيكلًا مسطحًا وختمًا ممتازًا، وتتحكم بدقة في القوة وعتبة فتح الصمام المقاوم للانفجار-، مما يضمن الاستجابة الفورية وتخفيف الضغط الدقيق في حالة وجود ضغط غير طبيعي. يمكن تكييف الغطاء العلوي-عالي الجودة لخلايا البطارية المنشورية مع ظروف تشغيل السيارات المعقدة لفترة طويلة، مع الأخذ في الاعتبار كلاً من حماية الختم وأداء تخفيف الضغط في حالات الطوارئ.