圆柱形电池的塑料部件设计

2021 05/26 11:07
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目前,科思创的产品已被应用于圆柱形电池的塑料部件设计。首个采用拜本兰制成的电动汽车电池组圆柱形电池座设计已被证明相当成功,现已成为成熟的电动汽车解决方案。拜本兰长期被应用于锂离子电池组,其在IT、消费电子

  目前,科思创的产品已被应用于圆柱形电池的塑料部件设计。首个采用拜本兰制成的电动汽车电池组圆柱形电池座设计已被证明相当成功,现已成为成熟的电动汽车解决方案。拜本兰长期被应用于锂离子电池组,其在IT、消费电子和医疗设备领域表现出的优异性能已得到证实。

  科思创聚碳酸酯业务部应用研发专家 Miguel Venancio Lopes表示,尽管已经有这些成功的案例,但人们仍在努力探索更经济的解决方案。在这个市场上的新玩家现在都是行业中的知名企业,他们更加注重优化设计,以及提升能量密度。

圆柱形电池的塑料部件设计

  图:由拜本兰制成的电动汽车电池组使用圆柱形电池座设计

  将圆柱形电池装入一个模块中需要严格控制公差,以安全地将所有必要的组件封装在一起。这不仅需要满足电池组的大规模组装需求,更重要是要确保安全性。模块或电池组需要进行各种破坏性测试,以验证该组件的安全性。电池本身的尺寸差异也可能造成问题。例如,对于不同的制造商,典型的18650电池的直径可能在规定的直径18.3mm正0.2/负0.3 mm范围内波动。这就提出了如何实现电池固定的最佳平衡、放置电池时的反馈、对材料施加的压力大小和加工成本等问题。

  Lopes介绍道,科思创评估了多种解决方案及其优缺点,以帮助客户选择合适的电池座材料。例如,拜本兰产品的延展性能够通过最小化电池座材料的弹性变形,确保圆柱型电池与电池座紧密贴合,这降低了自动装配过程中出现问题的可能性,对大规模量产的成本控制极为重要。

圆柱形电池的塑料部件设计

  图:圆柱形电池的几何形状(左)和用拜本兰设计的配合电池座(右)

  在电池座的设计中,满足扩大生产规模需求的能力很重要,但往往被忽视。在圆柱形电池座的设计中,一种新出现的设计是蛤壳式设计。这种设计可以使电池置于两个可拆开的壳体组件之间,并使用紫外线(UV)固化的粘合剂将圆柱形电池固定。

圆柱形电池的塑料部件设计

  图:用拜本兰制造的蛤壳式圆柱形电池座

  对于这类设计,Lopes表示,科思创的提供拜本兰 FR3040 EV PC+ABS合金以及紫外线固化粘合剂,其紫外线透射率至少为30%,使粘合剂能够在5秒钟内固化,加快了电池模块的组装速度。拜本兰 FR3040 EV PC+ABS合金还保留了拜本兰系列产品的传统特性,包括UL 94 V-0阻燃等级、高延展性和出色的可加工性,使其成为适于大规模装配的有严格公差要求的部件的理想之选。不过,除了要满足公差和将多个部件安装在一起的要求,还需满足装配时间的要求,这与装配工艺本身有关,而且可以通过选用正确的材料来进一步提升。

  在用于铝合金部件组装的材料方面,Lopes介绍道,拜本兰T88 GF-20(PC+SAN合金)是20%的玻纤增强材料,具有更高的刚度,从而适用于长而薄的部件,也可满足结构部件(如母线支架)等功能部件的要求。此外,由于该材料的线性热膨胀系数(CLTE)与铝相似,这些部件可以与其他金属部件结合使用,而没有在使用温度范围内因不同膨胀系数而产生应力的风险。这种产品大多用于蛤壳设计,但多用于较大尺寸的组件,或仅作为顶部和底部的蛤壳板。

  Lopes强调,电池组中各部件的紧密配合对其可靠性和性能影响很大。选择最适合应用场景的材料,如拜本兰产品,使电池设计人员能够优化设计,包括组件安装以及后续装配过程。

  他补充道,实际性能和设计取决于制造商的要求,并且需要通过制造测试予以确认和验证。通过最佳的配方和先进的应用开发技术,科思创的设计团队可以随时为行业内厂商的产品开发工作提供支持。


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