Получение качественных аккумуляторных батарей для электромобилей — ключевой элемент развития мирового автопрома. В Азии и США до настоящего времени было сосредоточено практически всё производство аккумуляторных отсеков. В Европе производство аккумуляторов отсутствовало. За последние несколько лет Евросоюз настолько озаботился этой задачей, что выделил многомиллиардную государственную поддержку на глобальное развитие батарейной отрасли в Европе.
Батарейный отсек в электромобиле представляет собой так называемую лёгкую конструкцию корпуса. Классический вариант — изготовление этих корпусов из стали. Она обладает необходимой прочностью, но материал достаточно тяжёлый — плотность стали примерно 7,8 г/см3 , а у алюминия, например, 2,7 г/см3 . При этом развитие электромобилестроения идёт по пути снижения массы всех деталей, составляющих автомобиль. Это необходимо для увеличения длительности пробега машины на одной зарядке, тогда не надо будет тратить энергию на перемещение дополнительной массы. Однако нужно учитывать, что при уменьшении массы литий-ионных аккумуляторов не должна страдать прочность конструкции!
Если использовать вместо стали специальный алюминиевый сплав, то по прочностным и эксплуатационным характеристикам он не будет уступать требованиям, предъявляемым к конструкции корпуса аккумулятора, но вес её будет гораздо меньше.
При изготовлении алюминиевых корпусов производственники сталкиваются с тем, что расплав алюминия при заливке насыщается газами, что ухудшает прочностные характеристики будущей отливки.
Этот вопрос можно решить, используя для получения отливки корпуса батарей из алюминиевого сплава технологию литья под давлением в вакууме. Чем сложнее конфигурация корпуса, тем острее необходимость в использовании этого метода. Для изготовления батарейных отсеков используются машины с усилием запирания 1600 — 4400 тонн. Если отливки крупногабаритные, а размер ограничивается размером пресс-формы, то детали получают из несколько отлитых частей путём сваривания.
Вакуум подводится к отливке во время цикла заполнения пресс-формы. Отливки, полученные «под вакуумом» имеют лучшую микроструктуру, более высокие механические свойства, высокое качество поверхности.
При проектировании детали, входящей в корпус аккумуляторного отсека, учитывают:
- механическую прочность конструкции
- устойчивость батареи к вибрациям
- термические нагрузки и защиту от перегрева
- огнестойкость
- защиту от короткого замыкания, перезарядки и разрядки
- коррозионную стойкость
Для использования вакуума в технологии литья под высоким давлением необходимо адаптировать следующие моменты технологии:
- общее применение пресс-форм
- точность размеров пресс-формы
- место подвода вакуума и уплотнения в пресс-форме
- терморегулирование пресс-формы и сплава
- общая обработка металла
- управление процессом
- настройка параметров
- смазка пресс-формы и поршня
Castasil 21 — это один из алюминиевых сплавов, который используется для получения батарей. Он имеет формулу AlSi9Sr, то есть схож по составу с АК9, но ещё легирован стронцием. Он разработан специально для изготовления конструкционных деталей литьём под высоким давлением в вакууме. К преимуществам этого сплава относится:
- высокая стабильность размеров отливки
- высокая теплопроводность
- возможность использования без дополнительной термической обработки
- лёгкая свариваемость деталей между собой
С помощью подобных сплавов и технологии литья под высоким давлением возможно получение тонкостенных рёбер, обеспечение высокой тепло- и электропроводности отливки — как раз то, что необходимо для изготовления лёгких и энергоёмких литий-ионных батарей для современных электромобилей.
Если вы заинтересовались получением отливок под высоким давлением в вакууме, специалисты СЛТ окажут вам консультацию и ответят на все вопросы.
#slt #литейное производство #оборудование для производства #слт #металлургия #металлообработка #сервис #технологии
