0.07 मिमी एल्यूमीनियम फ़ॉइल हनीकॉम्ब पैनल लागत में कमी के लिए एक मुख्य संरचनात्मक सामग्री क्यों है?, क्षमता & नई ऊर्जा क्षेत्र में सुरक्षा उन्नयन?

0.07 मिमी एल्यूमीनियम फ़ॉइल हनीकॉम्ब पैनल लागत में कमी के लिए एक मुख्य संरचनात्मक सामग्री क्यों है?, क्षमता & नई ऊर्जा क्षेत्र में सुरक्षा उन्नयन?

पर्यावरण के एक. लागत में कमी & दक्षता संवर्धन: सामग्री-संरचना-उद्योग श्रृंखला पर आधारित बहु-स्तरीय मूल्य विश्लेषण

ए. सब्सट्रेट मिश्र धातु प्रणाली और संरचनात्मक दक्षता अनुकूलन का सूक्ष्म-मजबूतीकरण तंत्र

The 0.07मिमी एल्यूमीनियम पन्नी 3003/H18 तनाव-कठोर मिश्र धातु को अपनाता है, और इसकी संरचना डिजाइन सहक्रियात्मक तंत्र का अनुसरण करती है “ठोस समाधान सुदृढ़ीकरण + तनाव कठोरण”:

• एमएन तत्व की भूमिका: एमएन α-अल बनाता है(एम.एन.,फ़े) ठोस समाधान चरण (घुलनशीलता 0.7%) अल मैट्रिक्स में, जो जाली विरूपण के माध्यम से अव्यवस्था की गति को रोकता है और मिश्र धातु के संक्षारण प्रतिरोध में सुधार करता है. तटस्थ नमक स्प्रे परीक्षण में (जीबी/टी 10125-2021, 5% NaCl समाधान, 35℃, पीएच 6.5-7.2), इसके बाद कोई गड्ढा क्षरण नहीं देखा गया 1000 घंटे, संक्षारण दर ≤0.02 मिमी/वर्ष के साथ - शुद्ध एल्यूमीनियम से बेहतर (0.08मिमी/वर्ष);
• एमजी तत्व का विनियमन: Mg के बीच परमाणु त्रिज्या में अंतर (1.60को) और अल (1.43को) अनाज सीमा पृथक्करण का कारण बनता है, अनाज सीमा बंधन शक्ति को बढ़ाना. तन्य शक्ति 280-300MPa तक पहुँच जाती है (जीबी/टी 228.1-2021, तन्यता दर 5 मिमी/मिनट), जो है 115%-173% की तुलना में अधिक है 3003 ओ टेम्परेचर में एल्युमीनियम (110-130एमपीए), अति पतली सबस्ट्रेट्स के लिए यांत्रिक सहायता प्रदान करना.

मधुकोश कोर एक नियमित हेक्सागोनल संरचना को अपनाता है (सेल पिच 8-12 मिमी, दीवार की मोटाई का अनुपात 1:15). गिब्सन-एशबी मधुकोश संरचना सैद्धांतिक मॉडल पर आधारित (गिब्सन, एशबी एम एफ. सेलुलर ठोस: संरचना और गुण[एम], 2010), इसके समतुल्य लोचदार मापांक की गणना की जाती है:\(ई_{eq के}=0.34frac{ई_एस}{\sqrt{3}}\बाएं(\फ्राक{टी}{एल}\सही)^2)कहाँ \(E_s\) एल्यूमीनियम मैट्रिक्स का लोचदार मापांक है (70जीपीए), टी एल्यूमीनियम पन्नी की मोटाई है, और एल सेल साइड की लंबाई है. गणना की गई \(ई_{eq के}\) 2.8GPa से 3.2GPa तक होता है, 2.95GPa के मापित मान के साथ (सैद्धांतिक मूल्य से विचलन ≤5%). संरचनात्मक दक्षता (ताकत-से-वजन अनुपात) 28MN·kg/m³ तक पहुँच जाता है, जो है 15.2% समचतुर्भुज मधुकोश से अधिक (24.3एमएन·किग्रा/एम³), और ठोस आयतन अनुपात ही है 4%. यह डिज़ाइन अनावश्यक सामग्री को कम करता है “कोशिकाओं के बीच समान बल संचरण”. Q235 स्टील बैटरी फ्रेम के साथ तुलना में (घनत्व 7.85 ग्राम/सेमी³, \(E=206GPa\)), उसी झुकने वाली कठोरता के तहत (नहीं) मांग, सामग्री का उपयोग कम हो जाता है 72%. के आधार पर 2024 एल्युमीनियम की कीमत (18,000 आरएमबी/टन) और स्टील की कीमत (5,000 आरएमबी/टन), इकाई क्षेत्र से सामग्री लागत कम हो जाती है 32 आरएमबी/㎡ को 8.96 आरएमबी/㎡.

हेबेई तियानिंगक्सिंग की बड़े पैमाने पर उत्पादन प्रक्रिया तीन-चरणीय वर्कफ़्लो को अपनाती है: “1850मिमी एचसी छह-उच्च कोल्ड रोलिंग मिल – निरंतर एनीलिंग भट्टी (480℃×30s) – 16-हाई स्किन पास मिल”:

• कोल्ड रोलिंग स्टेज: अतुल्यकालिक रोलिंग (कार्य रोल गति में अंतर 2.5%) ऊपरी और निचले रोल के बीच गति के अंतर से उत्पन्न कतरनी तनाव के माध्यम से प्लेट के आकार को सही करने के लिए उपयोग किया जाता है. रोलिंग बल को 200-220kN पर नियंत्रित किया जाता है, और रोलिंग सटीकता ±0.003 मिमी तक पहुंच जाती है (GB/T में ±0.005mm की उच्च परिशुद्धता आवश्यकता को पार करना 3880.3-2012);
• स्किन पास स्टेज: तनाव समतलन (तनाव 150-180एन/मिमी²) प्लेट आकार सहिष्णुता ≤5I को नियंत्रित करने के लिए लागू किया जाता है (जीबी/टी 13288-2022, लहर की ऊंचाई ≤5 मिमी प्रति मीटर लंबाई). उत्पादन उपज दर तक पहुँच जाता है 92% (8% पारंपरिक चार-उच्च कोल्ड रोलिंग मिलों से अधिक), और प्रति इकाई क्षमता ऊर्जा खपत 120kWh/टन है (25% बैच एनीलिंग प्रक्रियाओं से कम), विनिर्माण लागत को और कम करना.

बी. लाइटवेटिंग के पूर्ण-उद्योग-श्रृंखला मूल्य के लिए मात्रात्मक मॉडल

नई ऊर्जा वाहन बैटरी पैक का हल्का वजन एक रैखिक सहसंबंध मॉडल का अनुसरण करता है “वजन में कमी – ऊर्जा की खपत – सीमा विस्तार” (एनईडीसी चक्र परीक्षणों पर आधारित, नमूना आकार n=50 वाहन, आर²=0.98):\(\डेल्टा सी = -0.08\डेल्टा एम,\क्वाड डेल्टा आर = 0.8डेल्टा एम)कहाँ \(\Delta C\) 100 किमी बिजली की खपत में परिवर्तन है (kWh/100 किमी), \(\Delta m\) बैटरी पैक के वजन में परिवर्तन है (किलोग्राम), तथा \(\Delta R\) ड्राइविंग रेंज में बदलाव है (किमी). जब 0.07 मिमी एल्यूमीनियम पन्नी मधुकोश पैनल (घनत्व 0.38-0.42 ग्राम/सेमी³) पैक फ्रेम में उपयोग किया जाता है, Q235 स्टील फ्रेम के साथ तुलना में (~35 किग्रा) तथा 6061 ठोस एल्यूमीनियम पैनल (~22 किग्रा), इसका वजन घटकर 11-13 किलोग्राम रह गया है, वजन घटाने की दर के साथ 51.4%-68.6%. मॉडल में प्रतिस्थापित करने से प्राप्त होता है \(\डेल्टा C=-1.8-2.3kWh/100km) तथा \(\Delta R=15.2-20.4km\). एक निश्चित ऑटोमेकर के मॉडल एक्स पर संशोधित परीक्षण सत्यापन दिखाता है: बैटरी पैक का वजन 520 किलोग्राम से घट जाता है (इस्पात) से 485 किग्रा (पदार्थ), 100किमी बिजली की खपत 16.0kWh से घटकर 14.2kWh हो गई (\(\Delta C=-1.8kWh\)), और ड्राइविंग रेंज 560 किमी से बढ़कर 582 किमी हो जाती है (\(\Delta R=22km\)), मॉडल पूर्वानुमान से विचलन ≤8% के साथ.

जीवन चक्र लागत (एल सी सी) आईएसओ के अनुसार गणना की जाती है 15686-5:2020 (चक्र 10 वर्षों, छूट की दर 8%):

• खरीद लागत: के पैमाने के लिए 100,000 वाहनों, प्रति वाहन फ्रेम सामग्री लागत कम हो जाती है 850 आरएमबी (इस्पात) को 320 आरएमबी (पदार्थ), बचत 53 सालाना मिलियन आरएमबी;
• संचालन लागत: प्रत्येक वाहन का वजन 22 किलोग्राम कम होता है, 10,000 किमी की वार्षिक परिवहन दूरी के साथ. एक ट्रक प्रति 100 किमी में 30L ईंधन की खपत करता है (ईंधन की कीमत 8 आरएमबी/एल), वार्षिक परिवहन ऊर्जा खपत में 12,000kWh की बचत, के बराबर 6,000 बिजली की लागत में आरएमबी (0.5 आरएमबी/किलोवाट);
• पुनर्चक्रण लागत: एल्यूमीनियम पन्नी के अवशिष्ट मूल्य के लिए जिम्मेदार है 60% कच्चे माल की लागत का (केवल 20% स्टील के लिए), जिसके परिणामस्वरूप 10 साल के रीसाइक्लिंग लाभ में अंतर आया 28 मिलियन आरएमबी.व्यापक गणना से पता चलता है कि एलसीसी है 38.2% इस्पात सामग्री की तुलना में कम और 15.6% ठोस एल्यूमीनियम सामग्री की तुलना में कम.

ईसीओ-बी. सुरक्षा उन्नयन: नई ऊर्जा जोखिम परिदृश्यों पर आधारित बहुआयामी सुरक्षा तंत्र

ए. थर्मल रनवे ब्लॉकिंग और हीट कंडक्शन मॉडलिंग के लिए स्तरित सुरक्षा

एल्यूमीनियम मिश्र धातु सब्सट्रेट की थर्मल स्थिरता (गलनांक 660℃) की तीन-परत सुरक्षा प्रणाली के माध्यम से प्राप्त किया जाता है “सब्सट्रेट – कलई करना – संरचना”:

• कोटिंग डिज़ाइन: हनीकॉम्ब कोर सतह को एपॉक्सी-आधारित ज्वाला-मंदक कोटिंग के साथ लेपित किया गया है (सूत्रीकरण: 60% ई-44 एपॉक्सी रेज़िन, 20% एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड, 15% पॉलियामाइड इलाज एजेंट, 5% defoamer), के ऑक्सीजन सूचकांक के साथ 32% (जीबी/टी 2406.2-2009, ऊर्ध्वाधर जलने की विधि), कक्षा बी1 अग्नि सुरक्षा मानक को पूरा करना. ठेर्मोग्रविमेत्रिक विश्लेषण (टीजीए, 10℃/मिनट, एन₂ माहौल) दिखाता है कि 800℃ पर चार उपज पहुंचती है 35%, जो है 600% बिना लेपित एल्यूमीनियम छत्ते की तुलना में अधिक (5%);
• संरचनात्मक थर्मल इन्सुलेशन: नियमित षट्कोणीय कोशिकाएँ बंद वायु परतें बनाती हैं (तापीय चालकता 0.026W/(एम·के)), जो कोटिंग के साथ मिलकर (तापीय चालकता 0.18W/(एम·के)) एक समग्र थर्मल इन्सुलेशन प्रणाली का गठन करें. Based on Fourier’s law\(q=-k\nabla T\), समग्र तापीय चालकता की गणना 0.12W/(एम·के), 40% अनकोटेड एल्युमीनियम हनीकॉम्ब की तुलना में कम (0.20डब्ल्यू /(एम·के)).

राष्ट्रीय नवीन ऊर्जा वाहन सामग्री परीक्षण केंद्र द्वारा थर्मल रनअवे सिमुलेशन परीक्षण (सीएनएएस एल1234):

• उपकरण: बैटरी थर्मल रनअवे सिम्युलेटर (हीटिंग दर 5℃/मिनट, अधिकतम तापमान 900℃);
• निगरानी संकेतक: बैकफ़ायर सतह का तापमान (जीबी 38031-2020 ≤180℃ की आवश्यकता है), CO उत्सर्जन (आवश्यक है <300पीपीएम), संरचनात्मक अखंडता (कोई पतन नहीं);
• परिणाम: अंदर 30 मिनट, बैकफ़ायर सतह का तापमान 152℃ है, CO उत्सर्जन 180ppm है, और विरूपण दर है 4.8% (पारंपरिक एल्यूमीनियम प्लेटों की विरूपण दर है 21.5%), मानक आवश्यकताओं को पूरी तरह से पूरा करना.

बी. चरम वातावरण के तहत संरचनात्मक विश्वसनीयता और सूक्ष्म लक्षण वर्णन

तापमान चक्र विश्वसनीयता: तापमान चक्र परीक्षण (-404 घंटे के लिए ℃ → 4 घंटे के लिए 120 ℃, 50 चक्र) जीबी/टी के अनुसार आयोजित किए गए थे 2423.22-2012. इलेक्ट्रॉनिक यूनिवर्सल टेस्टिंग मशीन का उपयोग करके कतरनी ताकत का परीक्षण किया गया था (डब्ल्यूडीडब्ल्यू-100) (जीबी/टी 14522-2009), और परिणाम दिखाते हैं:

• कतरनी ताकत प्रारंभिक 2.1MN/m² से घटकर 1.94MN/m² हो जाती है, की क्षीणन दर के साथ 7.6% (उद्योग की आवश्यकता ≤10%);
• कठोरता प्रारंभिक 3.2GPa से घटकर 2.95GPa हो जाती है, की अवधारण दर के साथ 92.2%;
• सूक्ष्म तंत्र: ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (मंदिर, जैश-2100) अवलोकन से पता चलता है कि कोल्ड-रोल्ड बनावट का अनुपात {112}<110> से घट जाती है 35% को 33%, और दाने का आकार उल्लेखनीय रूप से नहीं बढ़ता है (5-8μm पर बनाए रखा गया), कम तापमान वाले भंगुर फ्रैक्चर और उच्च तापमान वाले नरम होने से बचें.

प्रभाव और कंपन प्रदर्शन:

• गिरती हुई गेंद का प्रभाव परीक्षण(जीबी/टी 1451-2005): 5 किलो की स्टील की गेंद 1.5 मीटर की ऊंचाई से गिरती है. मधुकोश कोर ऊर्जा को अवशोषित करता है “कोशिकाओं का क्रमिक प्लास्टिक विरूपण”. प्रभाव के दौरान बल-विस्थापन वक्र 8kN का अधिकतम प्रभाव बल और 120J का ऊर्जा अवशोषण दर्शाता है (विरूपण 25 मिमी), पैनल पर कोई दरार नहीं. पीपी हनीकॉम्ब पैनलों की तुलना में (ऊर्जा अवशोषण 65J, 15 मिमी विरूपण पर फ्रैक्चर), प्रभाव प्रतिरोध में सुधार होता है 84.6%;
• कंपन परीक्षण(जीबी/टी 2423.10-2019): 20m/s² के त्वरण के साथ 10-2000Hz पर स्वीप कंपन. एक लेज़र वाइब्रोमीटर (पीएसवी-500) अनुनाद आवृत्ति को 350Hz पर मापता है (बैटरी पैक के लिए 100-300Hz की सामान्य ऑपरेटिंग आवृत्ति रेंज से बचना), और कंपन त्वरण संचरण दर है 0.78 (उद्योग की आवश्यकता से कम 1.0), टैब थकान क्षति के जोखिम को कम करना (थकान जीवन परीक्षण से पता चलता है कि टैब फ्रैक्चर चक्रों की संख्या 10⁶ से 10⁷ तक बढ़ जाती है).

सी. 800V हाई-वोल्टेज प्लेटफार्मों के लिए इन्सुलेशन सिस्टम डिजाइन और विद्युत प्रदर्शन

800V हाई-वोल्टेज वाहनों के लिए (आईएसओ 6469-3:2018), की एक समग्र इन्सुलेशन योजना “एपॉक्सी-फ्लोरोकार्बन डबल-लेयर कोटिंग – वायु इन्सुलेशन परत” अपनाया गया है:

• कोटिंग प्रदर्शन: निचली एपॉक्सी परत (30सुक्ष्ममापी) बुनियादी इन्सुलेशन प्रदान करता है, और शीर्ष फ्लोरोकार्बन परत (20सुक्ष्ममापी) मौसम प्रतिरोध में सुधार करता है. एक उच्च प्रतिरोध मीटर (ZC36) 1×10¹⁵Ω··सेमी पर वॉल्यूम प्रतिरोधकता का परीक्षण करता है (जीबी/टी 1410-2006 ≥1×10¹⁴Ω·सेमी की आवश्यकता है), 2000V के ब्रेकडाउन वोल्टेज प्रतिरोध के साथ (1मिन, जीबी/टी 1408.1-2016) और एक ढांकता हुआ हानि स्पर्शरेखा (tanδ, 1kHz) का 0.002 (उच्च आवृत्ति और उच्च वोल्टेज के तहत कम ढांकता हुआ नुकसान, स्थानीय अति ताप से बचना);
• वायु परत डिजाइन: मधुकोश कोशिकाओं में वायु परत की मोटाई 8-12 मिमी होती है. पाश्चेन वक्र के अनुसार, इस मोटाई पर वायु विखंडन क्षेत्र की ताकत ≥3kV/mm है. कोटिंग के साथ संयुक्त, यह हासिल करता है “दोहरा विद्युतरोधक”. पर भी 90% नमी (जीबी/टी 2423.3-2016), इन्सुलेशन प्रतिरोध ≥1×10¹³Ω रहता है, शॉर्ट-सर्किट जोखिम को कम करना 90%.

मुख्यधारा की इन्सुलेशन सामग्री के साथ तुलना (मेज़ 1):

(डेटा स्रोत: तृतीय-पक्ष परीक्षण रिपोर्ट CNAS-L1234-2024-001 को 004)

ईसीओ-सी. उद्योग अनुकूलन: परिदृश्य-विशिष्ट अनुकूलन और पैरामीट्रिक डिज़ाइन (व्यावसायिक पैरामीटर तालिका सहित)

मेज़ 2: नई ऊर्जा परिदृश्यों के लिए 0.07 मिमी एल्यूमीनियम फ़ॉइल हनीकॉम्ब पैनलों की पैरामीट्रिक डिज़ाइन तालिका

(टिप्पणी: कोष्ठक में मानक परीक्षण आधार हैं. क्षेत्रीय घनत्व का परीक्षण GB/T के अनुसार किया जाता है 451.2-2002)

ए. पावर बैटरी फ्रेम्स के लिए अनुकूलन तंत्र

CATL CTP का डिज़ाइन 3.0 फ्रेम्स के मिलान पर आधारित है “कोशिका विशेषताएँ – संरचनात्मक आवश्यकताएँ”:

• एलएफपी कोशिकाएं (100किलोवाट): 160Wh/kg की ऊर्जा घनत्व के साथ, वे वजन के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं (प्रत्येक किलोग्राम कोशिकाएँ 0.16kWh ऊर्जा का योगदान करती हैं). इसलिए, 10 मिमी सेल पिच को अपनाया जाता है (सामग्री के उपयोग को कम करके 12%) 3.8 किग्रा/㎡ के क्षेत्रीय घनत्व के साथ, यात्री वाहनों में दीर्घकालिक उपयोग को अपनाना (10 वर्ष/200,000 किमी). थकान परीक्षण (10⁶ चक्र, तनाव अनुपात R=0.1) की शक्ति प्रतिधारण दर दिखाएँ 85%;
• एनसीएम कोशिकाएं (200किलोवाट): 210Wh/kg की ऊर्जा घनत्व और उच्च वॉल्यूमेट्रिक ऊर्जा घनत्व के साथ (450क/एल), फ़्रेम को उच्च भार का सामना करने की आवश्यकता है (सेल स्टैकिंग दबाव 15kPa). इस प्रकार, एक 8 मिमी सेल पिच + स्थानीय 6061-टी6 सुदृढीकरण पसलियाँ (लोचदार मापांक 69GPa) उपयोग किया जाता है, फ्लेक्सुरल तन्य शक्ति को बढ़ाना 6.0% और वाणिज्यिक वाहनों की पूर्ण-लोड स्थिति को पूरा करने के लिए 1.5 मिमी/मीटर के भीतर विक्षेपण को नियंत्रित करना (कुल वजन 4.5 टन).

शुद्ध इलेक्ट्रिक एसयूवी पर परीक्षण करें: पैक फ्रेम का वजन 485 किलोग्राम से घट जाता है (इस्पात) से 320 किग्रा, अनस्प्रंग द्रव्यमान को 18 किलो तक कम करना, निलंबन प्रणाली के तनाव को कम करके 12%, और ब्रेकिंग दूरी को 0.8 मीटर तक कम करना (100-0किमी/घंटा). एपॉक्सी संरचनात्मक चिपकने वाला (कतरनी ताकत 15 एमपीए) बॉन्डिंग असेंबली के लिए उपयोग किया जाता है, द्वारा बोल्ट का उपयोग कम करना 40% और असेंबली चक्र को 120s/यूनिट से छोटा करके 72s/यूनिट कर दिया गया है, द्वारा कार्यकुशलता में सुधार 40%.

बी. ऊर्जा भंडारण उपकरण के लिए परिदृश्य-विशिष्ट अनुकूलन

• घरेलू ऊर्जा भंडारण कैबिनेट (5-20किलोवाट): 15 मिमी पतला डिज़ाइन हनीकॉम्ब चैनलों की वेंटिलेशन विशेषताओं पर निर्भर करता है (वायु वेग 0.3 मी/से, पुनः=1200, लामिना प्रवाह स्थिति), 5W/㎡·K की प्राकृतिक ताप अपव्यय शक्ति के साथ. कैबिनेट का आंतरिक तापमान अंतर ≤5℃ है (12पारंपरिक इस्पात अलमारियाँ के लिए ℃), वार्षिक पंखे की ऊर्जा खपत में 80kWh की बचत (8 घंटे दैनिक संचालन और 40W पंखे की शक्ति के आधार पर गणना की गई);
• बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण स्टेशन (100एमडब्ल्यूएच+): 25 मिमी मोटा पैनल एक के साथ जोड़ा गया है 15% ई-ग्लास सुदृढीकरण परत. इंटरफ़ेस संशोधन (सिलेन कपलिंग एजेंट KH-550) ग्लास फाइबर और एल्यूमीनियम फ़ॉइल के बीच इंटरफ़ेस बॉन्डिंग ताकत को 10MPa तक बढ़ा देता है (तन्यता कतरनी परीक्षण, जीबी/टी 7124-2021), पवन दबाव प्रतिरोध को 1.0kPa से 1.5kPa तक सुधारना (जीबी/टी 5135.1-2019, पवन सुरंग परीक्षण हवा की गति 30 मी/से), तटीय क्षेत्रों में तूफान की स्थिति से निपटना (100-वर्ष वापसी अवधि तूफान हवा की गति 45 मी/से).

पारिस्थितिकी के विकास. तकनीकी बाधाएँ और अत्याधुनिक विकास

ए. अल्ट्रा-थिन एल्युमीनियम फ़ॉइल विनिर्माण में कोर प्रोसेस ब्रेकथ्रू

प्लेट आकार नियंत्रण बाधा: 0.07 मिमी एल्यूमीनियम पन्नी के रोलिंग का खतरा है “केंद्र तरंगें” (तरंग दैर्ध्य 500-800 मिमी, लहर की ऊँचाई 3-5 मिमी), केवल उपज दर के साथ 80% पारंपरिक चार-उच्च कोल्ड रोलिंग मिलों के लिए. के माध्यम से सफलताएँ प्राप्त की जाती हैं:

• एचसी सिक्स-हाई कोल्ड रोलिंग मिल्स का अनुप्रयोग: कार्य रोल व्यास φ120 मिमी, बैकअप रोल व्यास φ600 मिमी. का संयुक्त नियंत्रण “सकारात्मक/नकारात्मक रोल झुकना + इंटरमीडिएट रोल शिफ्टिंग” अपनाया गया है, ±50kN के रोल झुकने वाले बल और ±15mm की शिफ्टिंग रेंज के साथ, 5I के भीतर प्लेट आकार सहिष्णुता को नियंत्रित करना;
• अतुल्यकालिक रोलिंग प्रक्रिया: की गति में अंतर है 2%-3% ऊपरी और निचले रोल के बीच एक कतरनी तनाव उत्पन्न होता है γ=0.05-0.08, रोलिंग के दौरान धातु के प्रवाह को और अधिक समान बनाना. केन्द्र तरंगों की घटना दर कम हो जाती है 15% को 3%, और उपज दर बढ़ जाती है 92%.

तेल संदूषण नियंत्रण की कुंजी: एल्यूमीनियम पन्नी की सतह पर अवशिष्ट रोलिंग तेल (मुख्य रूप से बेस ऑयल से बना है + फैटी एसिड एस्टर योजक) हनीकॉम्ब कोर की इंटरफ़ेस बॉन्डिंग ताकत को कम कर देता है 30%. की एक संयुक्त प्रक्रिया “इलेक्ट्रोलाइटिक सफाई – गर्म हवा में सुखाना” अपनाया गया है:

• इलेक्ट्रोलाइटिक सफाई: 5% NaOH + 3% Na₂CO₃ समाधान, तापमान 60℃, वर्तमान घनत्व 2A/dm², इलेक्ट्रोलिसिस समय 30s, रोलिंग तेल हटाने की दक्षता के साथ ≥95%;
• गर्म हवा में सुखाना: 120℃ गर्म हवा (हवा की गति 5 मी/से), सुखाने का समय 15s. अवशिष्ट तेल की मात्रा 2.3mg/m² तक कम हो जाती है (जीबी/टी 16743-2018 ≤5mg/m² की आवश्यकता है), और इंटरफ़ेस बॉन्डिंग ताकत 12MPa पर स्थिर रूप से बनाए रखी जाती है (जीबी/टी 7124-2021).

बी. अत्याधुनिक प्रौद्योगिकी मार्ग और औद्योगीकरण की संभावनाएँ

• सामग्री नवाचार: का विकास एल्यूमीनियम-ग्राफीन मिश्रित पन्नी (ग्राफीन जोड़ 0.5%) ए का उपयोग करना “बॉल मिलिंग-अल्ट्रासोनिक समग्र फैलाव” प्रक्रिया (बॉल मिलिंग गति 300r/मिनट, अल्ट्रासोनिक पावर 600W). ग्राफीन की इन-प्लेन फैलाव डिग्री ≥90% है. टीईएम अवलोकन से पता चलता है कि ग्राफीन बनता है “नेटवर्क जैसी सुदृढीकरण संरचना” एल्यूमीनियम मैट्रिक्स में. लक्ष्य तन्यता ताकत 350MPa है (17% 3003/एच18 से अधिक), ब्रेक पर बढ़ाव के साथ बनाए रखा गया 12% (भंगुरता से बचना), की उच्च ऊर्जा घनत्व आवश्यकता को अपनाना 4680 बड़ी बेलनाकार कोशिकाएँ (300क/कि.ग्रा);
• प्रक्रिया नवप्रवर्तन: हनीकॉम्ब कोर-पैनल एकीकृत हॉट प्रेसिंग फॉर्मिंग प्रक्रिया का विकास. 180℃ पर तापमान को नियंत्रित करने के लिए एक मोल्ड तापमान नियंत्रक का उपयोग किया जाता है, 1.5MPa पर दबाव, और होल्ड करने का समय 10 मिनट है, हनीकॉम्ब कोर और पैनल के बीच सीधे धातुकर्म संबंध प्राप्त करना, संबंध प्रक्रिया को समाप्त करना. उत्पादन चक्र को 72 घंटे से घटाकर 48 घंटे कर दिया गया है, और कोटिंग की उम्र बढ़ने से बचा जाता है (शक्ति क्षीणन कम हो जाता है 15% को 5% 1000 घंटे के लिए 120℃ पर उम्र बढ़ने के बाद);
• अनुप्रयोग विस्तार: Al₂O₃-SiO₂ समग्र सिरेमिक कोटिंग का विकास (मोटाई 15μm) सॉलिड-स्टेट बैटरियों के लिए (ऑपरेटिंग तापमान 150℃) प्लाज्मा छिड़काव प्रक्रिया का उपयोग करना (छिड़काव शक्ति 40kW, दूरी 150 मिमी). कोटिंग घनत्व ≥95% है, 2000V के ब्रेकडाउन वोल्टेज प्रतिरोध को बनाए रखते हुए अधिकतम तापमान प्रतिरोध को 200℃ तक बढ़ाना, टोयोटा और सीएटीएल द्वारा सॉलिड-स्टेट बैटरियों के औद्योगीकरण की प्रगति को अपनाना (2025-2027).

ईसीओ-ई. कोर Q&ए: व्यावसायिक परिप्रेक्ष्य से गहन विश्लेषण

Q1: 0.07 मिमी एल्यूमीनियम फ़ॉइल मोटाई के पेरेटो अनुकूलन का आधार क्या है??

ए: के आधार पर “लागत-प्रदर्शन-प्रक्रिया” पेरेटो अनुकूलन वक्र (आकृति 1), 0.07मिमी वक्र की इष्टतम सीमा पर स्थित है:

• प्रदर्शन आयाम: 0.05 मिमी एल्यूमीनियम पन्नी के साथ तुलना में, तन्य शक्ति बढ़ जाती है 15% (280एमपीए बनाम 243एमपीए), और कतरनी ताकत बढ़ जाती है 18% (2.1एमएन/एम² बनाम 1.78 एमएन/एम²), बैटरी पैक की 15kPa स्टैकिंग दबाव आवश्यकता को पूरा करना; थकान भरा जीवन (10⁶ चक्र) द्वारा बढ़ाया जाता है 25%, टाल “निम्न-चक्र थकान फ्रैक्चर” अति पतली पन्नी से;
• लागत आयाम: 0.09 मिमी एल्यूमीनियम पन्नी के साथ तुलना में, सामग्री का उपयोग कम हो जाता है 22% (क्षेत्रफल घनत्व 3.8 किग्रा/㎡ बनाम 4.87 किग्रा/㎡), इकाई लागत कम हो जाती है 18% (200 आरएमबी/㎡ बनाम 244 आरएमबी/㎡), और रोलिंग ऊर्जा की खपत कम हो जाती है 12% (120kWh/टन बनाम 136kWh/टन);
• प्रक्रिया आयाम: 0.05 मिमी एल्यूमीनियम पन्नी की उपज दर केवल है 75% (पट्टी टूटने का खतरा), जबकि 0.09 मिमी के लिए उच्च रोलिंग बल की आवश्यकता होती है (280केएन बनाम 220केएन), उपकरण घिसाव बढ़ रहा है 20%. इसके विपरीत, 0.07मिमी की उपज दर है 92% और इसकी रोलिंग शक्ति मौजूदा एचसी छह-उच्च मिलों से मेल खाती है, जिसके परिणामस्वरूप औद्योगीकरण की उच्चतम व्यवहार्यता प्राप्त हुई.

Q2: क्या अल्ट्रा-थिन एल्यूमीनियम फ़ॉइल हनीकॉम्ब पैनलों का थकान प्रदर्शन नई ऊर्जा वाहनों की 10-वर्ष/200,000 किमी सेवा आवश्यकता को पूरा करता है??

ए: थकान परीक्षण के माध्यम से सत्यापन (जीबी/टी 30767-2014, तनाव अनुपात R=0.1, आवृत्ति 10 हर्ट्ज) दिखाता है:

• पावर बैटरी फ़्रेम स्थिति: अधिकतम तनाव σ_max=80MPa (के लिए लेखांकन 28.6% तन्य शक्ति का). 10⁷ चक्र के बाद, शक्ति प्रतिधारण दर है 88% (जीबी/टी 38031-2020 ≥80% की आवश्यकता है), 200,000 किमी की ड्राइविंग रेंज के अनुरूप (लगभग 500 प्रति किलोमीटर कंपन चक्र);
• ऊर्जा भंडारण कैबिनेट की स्थिति: अधिकतम तनाव σ_max=50MPa (के लिए लेखांकन 17.9% तन्य शक्ति का). 10⁸ चक्र के बाद, शक्ति प्रतिधारण दर है 92%, 15 साल के सेवा चक्र के अनुरूप (प्रति वर्ष लगभग 6.7×10⁶ कंपन चक्र);
• सूक्ष्म तंत्र: थकान के दौरान, एल्यूमीनियम मैट्रिक्स का विस्थापन घनत्व 1×10¹⁴m⁻² से बढ़कर 3×10¹⁴m⁻² हो जाता है, लेकिन कोई स्पष्ट थकान दरारें नहीं बनती हैं (एसईएम अवलोकन से पता चलता है कि फ्रैक्चर डिंपल की गहराई 8-10μm पर बनी हुई है), दीर्घकालिक सेवा विश्वसनीयता की पुष्टि करना.

Q3: क्या सामग्री विद्युत चुम्बकीय अनुकूलता को पूरा करती है (ईएमसी) 800V उच्च-वोल्टेज प्लेटफार्मों के लिए आवश्यकताएँ?

ए: ईएमसी परीक्षणों के माध्यम से सत्यापन (जीबी/टी 18655-2018) 800V प्लेटफ़ॉर्म आवश्यकताओं के पूर्ण अनुपालन की पुष्टि करता है:

• विकिरणित अशांति: 30MHz-1GHz फ़्रीक्वेंसी बैंड में, अशांति वोल्टेज ≤40dBμV है (सीमा 46dBμV), एल्यूमीनियम पन्नी की विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण संपत्ति से लाभ (परिरक्षण प्रभावशीलता ≥40dB, जीबी/टी 17738-2019);
• अशांति फैलाई: 150kHz-30MHz फ़्रीक्वेंसी बैंड में, विक्षोभ धारा ≤54dBμA है (सीमा 60dBμA). मधुकोश कोशिकाओं की वायु परत और कोटिंग एक बनाती है “प्रतिबाधा मिलान संरचना” आयोजित हस्तक्षेप को कम करने के लिए;
• रोग प्रतिरोधक क्षमता: इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज में कोई असामान्यता नहीं होती है (ईएसडी) परीक्षण (संपर्क निर्वहन 8kV, एयर डिस्चार्ज 15kV, जीबी/टी 17626.2-2018). सामग्री की सतह प्रतिरोध 1×10⁸Ω के कारण (कंडक्टर और इंसुलेटर के बीच), टूटने से बचने के लिए स्थैतिक बिजली को धीरे-धीरे छोड़ा जा सकता है.

Q4: बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण स्टेशनों में इस सामग्री और तरल शीतलन प्रणालियों के बीच सहक्रियात्मक गर्मी अपव्यय तंत्र क्या है?

ए: सीएफडी के माध्यम से (प्रवाहमय) अनुकरण और परीक्षण सत्यापन, की एक सहक्रियात्मक ऊष्मा अपव्यय प्रणाली “कोशिका प्राकृतिक संवहन – तरल शीतलन मजबूर संवहन” बन गया है:

• मधुकोश चैनल: 8-12मिमी सेल पिच 0.3-0.5m/s के वायु वेग और 5-8W/㎡·K की ताप अपव्यय शक्ति के साथ ऊर्ध्वाधर संवहन चैनल बनाती है।, ऊर्जा भंडारण कोशिकाओं की सतह के तापमान को 55℃ से घटाकर 48℃ करना;
• तरल शीतलन सिनर्जी: तरल शीतलन प्लेट को थर्मल प्रवाहकीय चिपकने वाले का उपयोग करके हनीकॉम्ब पैनल से जोड़ा जाता है (तापीय चालकता 2W/(एम·के)). हनीकॉम्ब पैनल एक के रूप में कार्य करता है “तापीय प्रवाहकीय मध्यवर्ती परत”, कोशिकाओं से तरल शीतलन प्लेट तक गर्मी हस्तांतरण की दक्षता में वृद्धि करना 15% (डायरेक्ट बॉन्डिंग की तुलना में थर्मल प्रतिरोध 0.15K/W से घटकर 0.13K/W हो जाता है);
• तापमान एकरूपता: सिनर्जिस्टिक ताप अपव्यय कैबिनेट के आंतरिक तापमान अंतर को 8℃ से 3℃ तक कम कर देता है (जीबी/टी 36276-2018 ≤5℃ की आवश्यकता है), स्थानीय हॉटस्पॉट के कारण होने वाली सेल क्षमता क्षीणन से बचना (क्षमता प्रतिधारण दर से बढ़ जाती है 85% को 90% बाद 1000 चक्र).

Q5: जीवन चक्र का आकलन करता है (एलसीए) इस सामग्री का अनुपालन करते हैं “दोहरा कार्बन” लक्ष्य?

ए: आईएसओ के अनुसार एलसीए विश्लेषण 14040-2006 (कब्र को झूला, कार्यात्मक इकाई: 1㎡ मधुकोश पैनल) दिखाता है:

• ऊर्जा की खपत: उत्पादन चरण में ऊर्जा खपत 280kWh है (एल्यूमीनियम गलाने सहित, रोलिंग, और गठन), जो है 46% स्टील फ्रेम की तुलना में कम (520किलोवाट) तथा 67% कार्बन फाइबर हनीकॉम्ब पैनलों की तुलना में कम (850किलोवाट);
• कार्बन उत्सर्जन: पूर्ण-चक्र CO₂ उत्सर्जन 12kg है, जो है 57% स्टील फ्रेम की तुलना में कम (28किलोग्राम) तथा 73% कार्बन फाइबर हनीकॉम्ब पैनलों की तुलना में कम (45किलोग्राम) (कार्बन फाइबर उत्पादन के लिए एक्रिलोनिट्राइल ऑक्सीकरण की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च कार्बन उत्सर्जन होता है);
• पुनर्चक्रण: एल्युमीनियम फॉयल हो सकता है 100% पिघलाकर पुनर्नवीनीकरण किया गया, केवल पुनर्चक्रण ऊर्जा की खपत के साथ 5% प्राथमिक एल्यूमीनियम का (जीबी/टी 27690-2011). पुनर्चक्रण खत्म 10 वर्ष CO₂ उत्सर्जन को 8kg/㎡ तक कम कर सकते हैं, कार्बन पदचिह्न आवश्यकता का अनुपालन (≤100 किग्रा CO₂eq/kWh) EU के नए बैटरी विनियमन (2023/1542).