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《2020年第十五届中国国际铝加工峰会》

藏器待时!2020年SMM全新打造《中国国际铝加工峰会》,盛情邀约全国铝加工行业龙头企业,资深专家,齐聚一堂,呈现专业看法和前瞻解读,就2020年中国铝加工市场的“新方向”与您共享行业的远见卓识。

《2020年第十五届中国国际铝加工峰会》

【铝峰会】专家分享:铝在动力电池上的应用及展望

来源:SMM

SMM讯:2020年6月11日,由SMM主办的《第十五届中国国际铝加工峰会》于山东烟台召开。会上,中铝瑞闽股份有限公司首席工程师黄瑞银对铝金属在动力电池上的应用及展望进行了详细解读。

铝在动力电池上的应用及展望


一、新能源汽车与动力电池的发展概况

中国2018年全年新能源汽车生产122.1万辆,同比大幅增长50.7%。其中新能源乘用车产量为99.4万辆,同比增长80.7%。

2018年全年动力电池装机量为57.35GWh,同比增长57.0%,其中新能源乘用车装机量达到32.86GWh,占总装机量的57.3%,同比增长137.0%,成为动力电池的主要需求增长点。

根据国务院2012年发布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》,到2020年,我国新能源汽车保有量将达到500万辆,期间累计产量达到454.3万辆以上。

动力电池的种类

锂离子动力电池是目前应用最成熟的动力电池技术。


二、锂离子动力电池结构

1、锂离子动力电池的产业链

2、锂离子动力电池结构

动力电池的基本单位为电芯,多个电芯构成电池模组,再由多个模组构成电池系统。电芯主要有圆柱形、方形、软包三种方式。

电池系统包括电池/电池模组,电池管理系统BMS,电池箱体,热管理设备(冷却或者加热系统),高低压设备。


三、铝在动力电池上的应用与展望

铝合金在动力电池的应用优势:1)减重效果明显:铝的密度仅为钢的1/3,一次减重效果可达30%~40%。2)性能优良:铝合金强度高、成型性能好、焊接性能优良。3)回收率高:铝合金熔点低,便于重熔回收,回收率达到80%以上。同时再生铝回收生产比新生产的铝合金少耗能95%以上,铝的损耗也仅5%左右,有利于降低能耗及生产成本,促进循环可持续发展。

铝在动力电池的应用范围:主要包括正 极集流体、电池软包、电池外壳、盖板、防爆片和翻 转片、极柱、极耳、软连接、电池模组侧板、电池箱 体、电池托盘等方面。

1、锂电池集流体用铝箔

电池铝箔用作锂离子电池的正极集流体。集流体的作用主要 是为电化学反应提供电子通道,加快电荷转移,减少电化学极化, 提高充放电库仑效率。 电池箔厚度在12至16微米。常用的锂电池纯铝箔有1070, 1060,1235,1100,3003等各种合金牌号,H18等状态。

2、电池外壳及盖板

方形电池外壳采用连续多级模冲压而成,AA3003铝合金材料具有加工成型好、耐腐蚀、热传导性好及焊接性能优良等特点,已广泛应用于汽车动力电池外壳及盖板上。

3、防爆阀及翻转片

电池盖板上的防爆阀及翻转片作为电池上的重要部 件,直接影响到电池性能的关键指标-安全性。因此防 爆片性能的稳定性至关重要,要求防爆片具有稳定的 爆破压力、优良的焊接性能及深冲性能。电池盖防爆 阀主要采用8系合金。

4、软包铝塑膜

软包电池用铝塑复合膜分5层,中间为铝箔层,铝箔 双面为间胶层,最外层一面为尼龙PP,另一面为CPP(改 性聚丙'烯)。常见的铝箔基材有8079、8021。

5、电芯其他应用

铝合金还广泛应用在电池的极耳、软连接等相关的结构上,使用的合金有1060,1235等。

6、刀片电池

比亚迪刀片电池的长从435mm、905mm、1280mm、2000mm到2500mm不等,厚度减薄到13.5mm。刀片电池外壳所用铝材为3003合金。

7、电池模组侧板用铝板

一般由方壳电芯组成电池模组,再由若干个电池模组组成一个电池包。电池模组两端由铝型材制作而成,两边侧板则由铝板冲压折弯而成。因5083铝合金强度高、焊接性能好逐步在电池模组侧板得到应用,经冲压折弯及清洗后将绝缘层做热压处理。该材料要求折弯性能好,毛刺小,覆膜不黏胶,表面达因值≥34mN/m。

8、电池铝箱盖

电池铝箱盖具有重量轻,强 度高,防火,耐腐蚀性能好、 焊接性能好等优点,目前正在 替代DC06钢。使用的合金主要 为5182合金O状态。

9、铝合金电池托盘

铝合金电池托盘做为电池模组的支撑结构,采用6系 铝合金挤压型材,焊接成型,强度高,塑性好,耐腐蚀 性能好,采用摩擦搅拌焊接,性能更佳。

铝合金在新能源动力电池应用中面临的问题 

(1)材料研发制造方面:防爆阀、翻转片、一体化盖板、 软包铝塑膜铝箔,我国均处于研发阶段,短期仍要从国 外进口。(2)材料应用方面:为了适应动力电池能量密度提高的要 求,铝合金材料需要不断减薄减重。这就需要进一步开 发新的合金,提高合金性能。

动力电池用铝材的发展趋势

(1)材料性能不断提高,产品厚度不断减薄, 以适应能量密度提高的需求;(2)一体化盖板随着技术的成熟,未来有望替 代目前的组合式盖板,以节省焊接和制造防爆 片的繁杂工序,进一步降低成本; (3)电池模组PACK铝合金化,替代钢铁,以实 现减重。


四、中铝瑞闽的动力电池用铝材

1、动力电池外壳及盖板用铝;2、新能源电池箱盖用铝;3、电池模组侧板用铝;4、防爆阀与翻转片用铝。

2017年我司开始着手进行动力电池防爆片用铝的研发。通过成分的设计及工艺的优化,完成了实验室及小批量工业化试制,经多家客户的试用反馈耐压稳定,达到进口料 水平。随着我司后续先进连续退火炉的投入生产,我们将力争实现该材料国产化的突破。


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