Kodėl 0,07 mm aliuminio folijos korio plokštė yra pagrindinė konstrukcinė medžiaga, siekiant sumažinti išlaidas, efektyvumą & saugos atnaujinimas naujoje energetikos srityje?

Kodėl 0,07 mm aliuminio folijos korio plokštė yra pagrindinė konstrukcinė medžiaga, siekiant sumažinti išlaidas, efektyvumą & saugos atnaujinimas naujoje energetikos srityje?

ECO-A. Išlaidų mažinimas & Efektyvumo didinimas: Daugialypė vertės analizė, pagrįsta medžiagų-struktūros-pramonės grandine

A. Substrato lydinių sistemos mikro stiprinimo mechanizmas ir struktūrinio efektyvumo optimizavimas

The 0.07mm aliuminio folija naudoja 3003/H18 tempimo grūdintą lydinį, ir jo sudėties dizainas atitinka sinerginį mechanizmą “kieto tirpalo stiprinimas + deformacijos sukietėjimas”:

• Mn elemento vaidmuo: Mn sudaro α-Al(Mn,Fe) kietojo tirpalo fazės (tirpumas 0.7%) Al matricoje, kuris trukdo dislokacijos judėjimui dėl grotelių iškraipymo ir pagerina lydinio atsparumą korozijai. Neutralios druskos purškimo bandyme (GB/T 10125-2021, 5% NaCl tirpalas, 35℃, pH 6.5-7.2), po to taškinės korozijos nepastebėta 1000 valandų, kurių korozijos greitis ≤0,02 mm per metus – pranašesnis už gryną aliuminį (0.08mm/metus);
• Mg elemento reguliavimas: Atominio spindulio skirtumas tarp Mg (1.60Oi) ir Al (1.43Oi) sukelia grūdų ribų segregaciją, padidina grūdų ribos sukibimo stiprumą. Tempimo stipris siekia 280-300 MPa (GB/T 228.1-2021, tempimo greitis 5mm/min), kuri yra 115%-173% didesnis nei 3003 Aliuminis O temperatūroje (110-130MPa), suteikia mechaninę atramą itin ploniems pagrindams.

Korio šerdis turi taisyklingą šešiakampę struktūrą (ląstelių žingsnis 8-12 mm, sienelės storio santykis 1:15). Remiantis Gibson-Ashby korio struktūros teoriniu modeliu (Gibsonas, Ashby M F. Ląstelinės kietosios medžiagos: Struktūra ir savybės[M], 2010), jo ekvivalentinis tamprumo modulis apskaičiuojamas pagal:\(E_{ekv}=0,34frak{E_s}{\kv{3}}\paliko(\frac{t}{l}\teisingai)^2)kur \(E_s\) yra aliuminio matricos tamprumo modulis (70GPa), t yra aliuminio folijos storis, ir l yra ląstelės kraštinės ilgis. Apskaičiuotas \(E_{ekv}\) svyruoja nuo 2,8 GPa iki 3,2 GPa, kurių išmatuota vertė yra 2,95 GPa (nuokrypis ≤5% nuo teorinės vertės). Struktūrinis efektyvumas (stiprumo ir svorio santykis) pasiekia 28MN·kg/m³, kuri yra 15.2% didesnis nei rombinių korių (24.3MN·kg/m³), o kietojo tūrio santykis yra tik 4%. Ši konstrukcija sumažina perteklinių medžiagų kiekį “vienodas jėgos perdavimas tarp ląstelių”. Palyginti su Q235 plieniniais baterijų rėmais (tankis 7,85g/cm³, \(E=206GPa)), esant tokiam pat lenkimo standumui (NE) reikalavimas, medžiagų sunaudojimas sumažėja 72%. Remiantis 2024 aliuminio kaina (18,000 RMB/t) ir plieno kaina (5,000 RMB/t), ploto vieneto medžiagų sąnaudos mažėja nuo 32 RMB/㎡ į 8.96 RMB/㎡.

Hebei Tianyingxing masinės gamybos procesas apima trijų etapų darbo eigą: “1850mm HC šešių aukštų šalto valcavimo staklės – nuolatinio atkaitinimo krosnis (480℃ × 30 s) – 16-didelio odos pralaidumo malūnas”:

• Šalto riedėjimo scena: Asinchroninis riedėjimas (darbo ritinio greičio skirtumas 2.5%) naudojamas plokštės formai koreguoti dėl šlyties įtempimo, atsirandančio dėl greičio skirtumo tarp viršutinio ir apatinio ritinėlių. Riedėjimo jėga kontroliuojama 200-220 kN, o valcavimo tikslumas siekia ±0,003 mm (viršija didelio tikslumo reikalavimą ±0,005 mm GB/T 3880.3-2012);
• Skin Pass etapas: Įtempimo išlyginimas (įtempimas 150-180N/mm²) taikomas norint kontroliuoti plokštės formos toleranciją ≤5I (GB/T 13288-2022, bangos aukštis ≤5 mm vienam ilgio metrui). Gamybos derlingumo norma pasiekia 92% (8% didesnis nei tradiciniai keturių aukštų šalto valcavimo staklynai), o energijos suvartojimas talpos vienetui yra 120 kWh/t (25% mažesnis nei paketinio atkaitinimo procesai), toliau mažinant gamybos sąnaudas.

B. Kiekybinis visos pramonės grandinės lengvosios vertės modelis

Naujų energetinių transporto priemonių akumuliatorių paketų svoriai lengvesni pagal tiesinės koreliacijos modelį “svorio mažinimas – energijos suvartojimas – diapazono išplėtimas” (remiantis NEDC ciklo testais, imties dydis n=50 transporto priemonių, R² = 0,98):\(\Delta C = -0.08\Delta m,\keturkampis Delta R = 0,8Delta m)kur \(\Delta C\) yra 100 km energijos suvartojimo pokytis (kWh/100km), \(\Delta m\) yra akumuliatoriaus svorio pokytis (kg), ir \(\Delta R\) yra važiavimo nuotolio pasikeitimas (km). Kai 0,07 mm aliuminio folijos korio plokštė (tankis 0,38-0,42g/cm³) naudojamas Pack rėmeliuose, palyginti su Q235 plieniniais rėmais (~35kg) ir 6061 tvirtos aliuminio plokštės (~22kg), jo svoris sumažėja iki 11-13kg, su svorio mažinimo norma 51.4%-68.6%. Pakeitimas į modelį suteikia \(\Delta C=-1.8-2.3kWh/100km\) ir \(\Delta R=15.2-20.4km\). Modifikuotas bandomasis patikrinimas tam tikro automobilių gamintojo modelio X parodoje: akumuliatoriaus svoris sumažėja nuo 520 kg (plieno) iki 485 kg (ši medžiaga), 100km energijos suvartojimas sumažėja nuo 16,0 kWh iki 14,2 kWh (\(\Delta C=-1,8 kWh)), o nuvažiuojamas atstumas padidėja nuo 560 km iki 582 km (\(\Delta R=22km\)), su nukrypimu nuo modelio prognozės ≤8%..

Gyvenimo ciklo kaina (LCC) apskaičiuojamas pagal ISO 15686-5:2020 (ciklas 10 metų, diskonto norma 8%):

• Pirkimo kaina: Dėl masto 100,000 transporto priemonių, medžiagos kaina vienam transporto priemonės rėmui mažėja nuo 850 RMB (plieno) į 320 RMB (ši medžiaga), taupymas 53 milijonų RMB kasmet;
• Eksploatacijos kaina: Kiekviena transporto priemonė sumažina svorį 22 kg, kurių metinis transportavimo atstumas yra 10 000 km. Sunkvežimis sunaudoja 30 l degalų 100 km (kuro kaina 8 RMB/L), sutaupoma 12 000 kWh metinių transporto energijos sąnaudų, lygiavertis 6,000 RMB elektros energijos sąnaudose (0.5 RMB/kWh);
• Perdirbimo kaina: Likutinė aliuminio folijos vertė 60% nuo žaliavos kainos (tik 20% plienui), dėl to susidaro 10 metų perdirbimo pelno skirtumas 28 milijonų RMB.Išsamus skaičiavimas rodo, kad LCC yra 38.2% mažesnis nei plieno medžiagų ir 15.6% mažesnė nei kieto aliuminio medžiagų.

ECO-B. Saugos atnaujinimas: Daugiamačiai apsaugos mechanizmai, pagrįsti naujais energijos rizikos scenarijais

A. Sluoksniuota apsauga, skirta šiluminio išbėgimo blokavimui ir šilumos laidumo modeliavimui

Aliuminio lydinio pagrindo terminis stabilumas (Lydymosi temperatūra 660 ℃) Tai pasiekiama naudojant trijų sluoksnių apsaugos sistemą “substratas – danga – struktūra”:

• Dangos dizainas: Korinis šerdies paviršius padengtas epoksidine antipireno danga (formuluotė: 60% E-44 epoksidinė derva, 20% aliuminio hidroksidas, 15% poliamido kietėjimo priemonė, 5% putų šalinimo priemonė), kurių deguonies indeksas yra 32% (GB/T 2406.2-2009, vertikalus degimo būdas), atitinkantis B1 klasės priešgaisrinės saugos standartą. Termogravimetrinė analizė (TGA, 10℃/min, N₂ atmosfera) rodo, kad anglies išeiga prie 800 ℃ pasiekia 35%, kuri yra 600% didesnis nei nepadengtų aliuminio korių (5%);
• Struktūrinė šilumos izoliacija: Taisyklingos šešiakampės ląstelės sudaro uždarus oro sluoksnius (šilumos laidumas 0,026W/(m·K)), kuri kartu su danga (šilumos laidumas 0,18W/(m·K)) sudaro sudėtinę šilumos izoliacijos sistemą. Remiantis Furjė dėsniu(q=-k\nabla T\), bendras šilumos laidumas yra 0,12 W/(m·K), 40% mažesnis nei nepadengtų aliuminio korių (0.20W/(m·K)).

Nacionalinio naujos energijos transporto priemonių medžiagų bandymų centro atliktas terminis bėgimo modeliavimo bandymas (CNAS L1234):

• Įranga: Akumuliatoriaus šiluminio bėgimo simuliatorius (šildymo greitis 5 ℃/min, maksimali temperatūra 900 ℃);
• Stebėjimo rodikliai: Uždegimo paviršiaus temperatūra (GB 38031-2020 reikalauja ≤180 ℃), CO emisija (reikalauja <300ppm), struktūrinis vientisumas (jokio griūties);
• Rezultatai: Viduje 30 minučių, atbulinio ugnies paviršiaus temperatūra yra 152 ℃, CO emisija yra 180 ppm, o deformacijos greitis yra 4.8% (Tradicinių aliuminio plokščių deformacijos greitis yra 21.5%), visiškai atitinka standartinius reikalavimus.

B. Struktūrinis patikimumas ir mikro charakteristikos ekstremaliose aplinkose

Temperatūros ciklo patikimumas: Temperatūros ciklo testai (-40℃ 4 val. → 120 ℃ 4 val, 50 ciklai) buvo atlikti pagal GB/T 2423.22-2012. Šlyties stiprumas buvo išbandytas naudojant elektroninę universalią bandymo mašiną (WDW-100) (GB/T 14522-2009), ir rezultatai rodo:

• Šlyties stipris sumažėja nuo pradinio 2,1 MN/m² iki 1,94 MN/m², su slopinimo greičiu 7.6% (pramonės reikalavimas ≤10 %);
• Standumas sumažėja nuo pradinio 3,2 GPa iki 2,95 GPa, su sulaikymo rodikliu 92.2%;
• Mikromechanizmas: Transmisijos elektronų mikroskopija (TEM, JEM-2100) stebėjimas rodo, kad šalto valcavimo tekstūros dalis {112}<110> mažėja nuo 35% į 33%, o grūdelių dydis ženkliai neauga (palaikoma 5-8μm), vengiant žemos temperatūros trapaus lūžio ir suminkštėjimo aukštoje temperatūroje.

Smūgio ir vibracijos našumas:

• Kritančio kamuolio smūgio bandymas(GB/T 1451-2005): 5 kg plieninis rutulys nukrenta iš 1,5 m aukščio. Korinis šerdis sugeria energiją per “laipsniška plastinė ląstelių deformacija”. Jėgos ir poslinkio kreivė smūgio metu rodo didžiausią smūgio jėgą 8 kN ir 120 J energijos sugertį (deformacija 25mm), be įtrūkimų ant plokštės. Palyginti su PP korio plokštėmis (energijos sugertis 65J, lūžis esant 15 mm deformacijai), atsparumas smūgiams pagerinamas 84.6%;
• Vibracijos testas(GB/T 2423.10-2019): Valymo vibracija 10–2000 Hz dažniu su 20 m/s² pagreičiu. Lazerinis vibrometras (PSV-500) matuoja 350 Hz rezonanso dažnį (vengiant įprasto 100–300 Hz veikimo dažnių diapazono akumuliatoriams), o vibracijos pagreičio perdavimo greitis yra 0.78 (mažesnis nei pramonės reikalavimas 1.0), sumažina skirtukų nuovargio pažeidimo riziką (Nuovargio eksploatavimo trukmės testai rodo, kad skirtuko lūžių ciklų skaičius padidėja nuo 10⁶ iki 10⁷).

C. Izoliacijos sistemos projektavimas ir elektros charakteristikos 800 V aukštos įtampos platformoms

800 V aukštos įtampos transporto priemonėms (ISO 6469-3:2018), sudėtinė izoliacijos schema “epoksidinė-fluorokarboninė dvisluoksnė danga – oro izoliacijos sluoksnis” yra priimtas:

• Dangos našumas: Apatinis epoksidinis sluoksnis (30μm) užtikrina pagrindinę izoliaciją, ir viršutinis fluoro anglies sluoksnis (20μm) pagerina atsparumą oro sąlygoms. Didelės varžos matuoklis (ZC36) tikrina tūrio varžą esant 1×10¹⁵Ω·cm (GB/T 1410-2006 reikia ≥1×10¹⁴Ω·cm), kurių atsparumas gedimui yra 2000 V (1min, GB/T 1408.1-2016) ir dielektrinių nuostolių liestinė (tanδ, 1kHz) iš 0.002 (maži dielektriniai nuostoliai esant aukštam dažniui ir aukštai įtampai, vengiant vietinio perkaitimo);
• Oro sluoksnio dizainas: Oro sluoksnio storis korio ląstelėse yra 8-12 mm. Pagal Pascheno kreivę, oro suskaidymo lauko stipris esant tokiam storiui yra ≥3kV/mm. Derinama su danga, tai pasiekia “dviguba izoliacija”. Net pas 90% drėgmės (GB/T 2423.3-2016), izoliacijos varža išlieka ≥1×10¹³Ω, sumažinti trumpojo jungimo riziką 90%.

Palyginimas su pagrindinėmis izoliacinėmis medžiagomis (Lentelė 1):

(Duomenų šaltinis: Trečiosios šalies bandymo ataskaitos CNAS-L1234-2024-001 004)

ECO-C. Pramonės pritaikymas: Scenarijui būdingas pritaikymas ir parametrinis projektavimas (Įskaitant profesionalų parametrų lentelę)

Lentelė 2: Parametrinė dizaino lentelė iš 0,07 mm aliuminio folijos korio plokščių, skirtų naujiems energijos scenarijams

(PASTABA: Standartai skliausteliuose yra bandymo pagrindas. Ploto tankis tikrinamas pagal GB/T 451.2-2002)

A. Maitinimo baterijų rėmelių pritaikymo mechanizmas

CATL CTP dizainas 3.0 rėmeliai yra pagrįsti atitikimu “ląstelių charakteristikos – struktūriniai reikalavimai”:

• LFP ląstelės (100kWh): Su 160Wh/kg energijos tankiu, jie labai jautrūs svoriui (kiekvienas elementų kilogramas suteikia 0,16 kWh energijos). Todėl, priimtas 10 mm ląstelių žingsnis (sumažinti medžiagų sunaudojimą 12%) kurio plotas yra 3,8 kg/㎡, pritaikyti ilgalaikiam naudojimui keleivinėse transporto priemonėse (10 metų/200 000km). Nuovargio testai (10⁶ ciklai, įtempių santykis R=0,1) parodyti stiprumo išlaikymo greitį 85%;
• NCM ląstelės (200kWh): Energijos tankis 210Wh/kg ir didelis tūrinis energijos tankis (450Wh/L), rėmas turi atlaikyti didesnes apkrovas (elementų sukrovimo slėgis 15kPa). Taigi, 8 mm ląstelių žingsnis + vietinės 6061-T6 armavimo briaunos (tamprumo modulis 69GPa) yra naudojami, didinant lenkimo tempimo stiprumą 6.0% ir reguliuoti deformaciją 1,5 mm/m tikslumu, kad atitiktų komercinių transporto priemonių visos apkrovos sąlygas (viso svorio 4.5 tonų).

Išbandykite grynai elektrinį visureigį: Pakuotės rėmo svoris sumažėja nuo 485 kg (plieno) iki 320 kg, nesumažinanti spyruoklinė masė 18kg, sumažinant pakabos sistemos įtempimą 12%, ir sutrumpinti stabdymo kelią 0,8 m (100-0km/val). Epoksidiniai struktūriniai klijai (šlyties stiprumas 15 MPa) naudojamas klijavimui surinkti, sumažinant varžtų naudojimą 40% ir sutrumpinti surinkimo ciklą nuo 120s/vnt. iki 72s/vnt, gerinant efektyvumą 40%.

B. Energijos kaupimo įrangos optimizavimas pagal scenarijų

• Buitinės energijos kaupimo spintos (5-20kWh): 15 mm plonas dizainas priklauso nuo korio kanalų vėdinimo savybių (oro greitis 0,3m/s, Re = 1200, laminarinio srauto būsena), su natūralia šilumos išsklaidymo galia 5W/㎡·K. Spintelės vidaus temperatūros skirtumas yra ≤5 ℃ (12℃ tradicinėms plieninėms spintelėms), kasmet sutaupysite 80 kWh ventiliatoriaus energijos (skaičiuojamas pagal 8h kasdienį darbą ir 40W ventiliatoriaus galią);
• Didelio masto energijos kaupimo stotys (100MWh+): 25 mm storio plokštė pridedama su a 15% E-stiklo armavimo sluoksnis. Sąsajos modifikavimas (silanas sukabinimo agentas KH-550) padidina stiklo pluošto ir aliuminio folijos sąsajos sukibimo stiprumą iki 10 MPa (tempimo šlyties bandymas, GB/T 7124-2021), pagerinti atsparumą vėjo slėgiui nuo 1,0 kPa iki 1,5 kPa (GB/T 5135.1-2019, vėjo tunelio bandymas vėjo greitis 30m/s), taifūno sąlygas pakrančių zonose (100-metų sugrįžimo laikotarpis taifūnas vėjo greitis 45m/s).

ECO-D. Techninės kliūtys ir pažangiausia plėtra

A. Pagrindinis proceso proveržis itin plonos aliuminio folijos gamyboje

Plokštės formos valdymo kliūtis: 0,07 mm aliuminio folija yra linkusi valcuoti “centrinės bangos” (bangos ilgis 500-800mm, bangos aukštis 3-5mm), tik su derlingumo norma 80% tradiciniams keturių aukštų šalto valcavimo staklėms. Proveržiai pasiekiami per:

• HC Six-High šaltojo valcavimo staklynų taikymas: Darbinio ritinio skersmuo φ120mm, atsarginio ritinio skersmuo φ600mm. Kombinuotas valdymas “teigiamas / neigiamas ritinio lenkimas + tarpinis ritinio perjungimas” yra priimtas, su ritinėlio lenkimo jėga ±50kN ir poslinkio diapazonu ±15mm, plokštės formos tolerancijos valdymas per 5I;
• Asinchroninis valcavimo procesas: Greičio skirtumas 2%-3% tarp viršutinio ir apatinio ritinėlių atsiranda šlyties deformacija γ=0,05-0,08, metalo tekėjimas valcavimo metu tampa tolygesnis. Centrinių bangų atsiradimo dažnis mažėja nuo 15% į 3%, o derlingumas padidėja iki 92%.

Naftos taršos kontrolės raktas: Riedėjimo alyvos likučiai ant aliuminio folijos paviršiaus (daugiausia sudaryta iš bazinės alyvos + riebalų rūgščių esterių priedai) sumažina korio šerdies sąsajos sukibimo stiprumą 30%. Kombinuotas procesas “elektrolitinis valymas – džiovinimas karštu oru” yra priimtas:

• Elektrolitinis valymas: 5% NaOH + 3% Na₂CO3 tirpalas, temperatūra 60 ℃, srovės tankis 2A/dm², elektrolizės laikas 30s, su riedėjimo alyvos šalinimo efektyvumu ≥95 %;
• Džiovinimas karštu oru: 120℃ karštas oras (vėjo greitis 5m/s), džiūvimo laikas 15s. Likęs alyvos kiekis sumažinamas iki 2,3 mg/m² (GB/T 16743-2018 reikia ≤5mg/m²), ir sąsajos sukibimo stiprumas stabiliai palaikomas 12 MPa (GB/T 7124-2021).

B. Pažangių technologijų keliai ir industrializacijos perspektyvos

• Medžiagų inovacijos: Plėtra aliuminio-grafeno kompozicinė folija (grafeno papildymas 0.5%) naudojant a “rutulinis frezavimas-ultragarsinė kompozitinė dispersija” procesas (rutulinio frezavimo greitis 300r/min, ultragarso galia 600W). Grafeno sklaidos laipsnis plokštumoje yra ≥90%. TEM stebėjimas rodo, kad grafenas sudaro a “tinklą primenanti sutvirtinimo struktūra” aliuminio matricoje. Tikslinis tempiamasis stipris yra 350 MPa (17% didesnis nei 3003/H18), su lūžio pailgėjimu, išlaikomu ties 12% (vengiant trapumo), prisitaikant prie didelio energijos tankio reikalavimo 4680 didelės cilindrinės ląstelės (300Wh/kg);
• Proceso naujovės: Korinio šerdies ir plokščių integruoto karšto presavimo formavimo proceso sukūrimas. Formos temperatūros reguliatorius naudojamas 180 ℃ temperatūrai valdyti, slėgis 1,5 MPa, ir laikymo laikas 10min, tiesiogiai pasiekiant metalurginį ryšį tarp korio šerdies ir plokštės, pašalinant klijavimo procesą. Gamybos ciklas sutrumpinamas nuo 72h iki 48h, ir išvengiama dangos senėjimo (stiprumo slopinimas sumažėja nuo 15% į 5% po brandinimo 120 ℃ temperatūroje 1000 val);
• Programos išplėtimas: Al2O3-SiO2 kompozicinės keraminės dangos sukūrimas (storis 15μm) kietojo kūno baterijoms (darbinė temperatūra 150 ℃) naudojant plazminio purškimo procesą (purškimo galia 40kW, atstumas 150 mm). Dangos tankis yra ≥95%, padidinti didžiausią atsparumą temperatūrai iki 200 ℃, išlaikant 2000 V atsparumą gedimo įtampai, prisitaikymas prie Toyota ir CATL kietojo kūno akumuliatorių industrializacijos pažangos (2025-2027).

ECO-E. Pagrindinis Q&A: Išsami analizė profesionalų požiūriu

Q1: Kas yra 0,07 mm aliuminio folijos storio Pareto optimizavimo pagrindas?

A: Remiantis “sąnaudų-našumo-procesas” Pareto optimizavimo kreivė (Paveikslas 1), 0.07mm yra optimalioje kreivės riboje:

• Našumo dimensija: Palyginti su 0,05 mm aliuminio folija, tempiamasis stipris padidėja 15% (280MPa prieš 243 MPa), o šlyties stiprumas padidėja 18% (2.1MN/m² palyginti su 1,78 MN/m²), atitinka 15 kPa baterijų blokų krovimo slėgio reikalavimą; nuovargio gyvenimas (10⁶ ciklai) yra padidintas 25%, vengiant “mažo ciklo nuovargio lūžis” iš itin plonų folijų;
• Kainos dimensija: Palyginti su 0,09 mm aliuminio folija, medžiagų sunaudojimas sumažėja 22% (ploto tankis 3,8 kg/㎡ prieš 4,87 kg/㎡), vieneto kaina sumažinama 18% (200 RMB/㎡ vs 244 RMB/㎡), o riedėjimo energijos sąnaudos sumažėja 12% (120kWh/t, palyginti su 136 kWh/t);
• Proceso matmenys: Tik 0,05 mm aliuminio folijos išeiga 75% (linkę į juostelių lūžimą), 0,09 mm reikalauja didesnės riedėjimo jėgos (280kN prieš 220 kN), didėjantis įrangos nusidėvėjimas 20%. Priešingai, 0.07mm turi išėjimo normą 92% ir jo valcavimo jėga atitinka esamus HC šešių aukštų malūnus, dėl to pasiekiama didžiausia industrializacijos galimybė.

Q2: Ar itin plonos aliuminio folijos korio plokščių nuovargis atitinka naujų energetinių transporto priemonių eksploatavimo 10 metų/200 000 km reikalavimus?

A: Patikrinimas atliekant nuovargio testus (GB/T 30767-2014, įtempių santykis R=0,1, dažnis 10Hz) rodo:

• Maitinimo akumuliatoriaus rėmo būklė: Maksimalus įtempis σ_max=80MPa (apskaitą 28.6% tempimo stiprumo). Po 10⁷ ciklų, stiprumo išlaikymo koeficientas yra 88% (GB/T 38031-2020 reikalauja ≥80 proc.), atitinka 200 000 km nuvažiuotą atstumą (apytiksliai 500 vibracijos ciklai vienam kilometrui);
• Energijos kaupimo spintos būklė: Maksimalus įtempis σ_max=50MPa (apskaitą 17.9% tempimo stiprumo). Po 10⁸ ciklų, stiprumo išlaikymo koeficientas yra 92%, atitinka 15 metų tarnavimo ciklą (maždaug 6,7 × 10⁶ vibracijos ciklų per metus);
• Mikromechanizmas: Per nuovargį, aliuminio matricos dislokacijos tankis padidėja nuo 1×10¹⁴m⁻² iki 3×10¹⁴m⁻², bet nesusidaro akivaizdžių nuovargio įtrūkimų (SEM stebėjimas rodo, kad lūžio įdubos gylis yra 8-10 μm), patvirtinantis ilgalaikį paslaugų patikimumą.

Q3: Ar medžiaga atitinka elektromagnetinio suderinamumo reikalavimus (EMC) reikalavimai 800V aukštos įtampos platformoms?

A: Patikrinimas atliekant EMC testus (GB/T 18655-2018) patvirtina visišką atitiktį 800V platformos reikalavimams:

• Spinduliuotės sutrikimas: 30MHz-1GHz dažnių juostoje, trikdžių įtampa yra ≤40dBμV (riba 46dBμV), turinčios naudos iš aliuminio folijos elektromagnetinio ekranavimo savybių (ekranavimo efektyvumas ≥40dB, GB/T 17738-2019);
• Atliktas trikdymas: 150kHz-30MHz dažnių juostoje, trikdžių srovė yra ≤54dBμA (riba 60dBμA). Oro sluoksnis ir korio ląstelių danga sudaro an “varžos atitikimo struktūra” sumažinti laidų trukdžius;
• Imunitetas: Elektrostatinės iškrovos sutrikimų nėra (ESD) bandymai (kontaktinis išlydis 8kV, oro išleidimas 15kV, GB/T 17626.2-2018). Dėl medžiagos paviršiaus atsparumo 1×10⁸Ω (tarp laidininko ir izoliatoriaus), statinė elektra gali būti išleidžiama lėtai, kad būtų išvengta gedimo.

Q4: Koks yra sinerginis šilumos išsklaidymo mechanizmas tarp šios medžiagos ir skysčio aušinimo sistemų didelės apimties energijos kaupimo stotyse?

A: Per CFD (Sklandžiai) modeliavimas ir bandymo patikra, sinergetinė šilumos išsklaidymo sistema “natūrali ląstelių konvekcija – skysčio aušinimo priverstinė konvekcija” susidaro:

• Korio kanalai: 8-12mm ląstelių žingsnis sudaro vertikalius konvekcinius kanalus, kurių oro greitis yra 0,3–0,5 m/s, o šilumos išsklaidymo galia – 5–8 W/㎡·K, energijos kaupimo elementų paviršiaus temperatūros sumažinimas nuo 55 ℃ iki 48 ℃;
• Skysčio aušinimo sinergija: Skysčio aušinimo plokštė yra pritvirtinta prie korio plokštės naudojant šilumą laidžius klijus (šilumos laidumas 2W/(m·K)). Korinis skydas veikia kaip a “šilumai laidus tarpinis sluoksnis”, padidinant šilumos perdavimo iš elementų į skysčių aušinimo plokštę efektyvumą 15% (šiluminė varža sumažėja nuo 0,15 K/W iki 0,13 K/W, palyginti su tiesioginiu sujungimu);
• Temperatūros vienodumas: Sinergetinis šilumos išsklaidymas sumažina spintelės vidaus temperatūros skirtumą nuo 8 ℃ iki 3 ℃ (GB/T 36276-2018 reikalauja ≤5 ℃), vengiant ląstelių talpos susilpnėjimo, kurį sukelia vietiniai taškai (pajėgumų išlaikymo rodiklis didėja nuo 85% į 90% po to 1000 ciklai).

Q5: Atlieka gyvavimo ciklo vertinimą (LCA) šios medžiagos atitinka “dviguba anglis” tikslus?

A: LCA analizė pagal ISO 14040-2006 (nuo lopšio iki kapo, funkcinis vienetas: 1㎡ korio plokštė) rodo:

• Energijos suvartojimas: Energijos suvartojimas gamybos etape yra 280 kWh (įskaitant aliuminio lydymą, riedantis, ir formavimas), kuri yra 46% mažesnis nei plieninių rėmų (520kWh) ir 67% mažesnis nei anglies pluošto korio plokščių (850kWh);
• Anglies emisija: Viso ciklo CO₂ emisija yra 12 kg, kuri yra 57% mažesnis nei plieninių rėmų (28kg) ir 73% mažesnis nei anglies pluošto korio plokščių (45kg) (anglies pluošto gamybai reikalinga akrilnitrilo oksidacija, todėl išmetama daug anglies dvideginio);
• Perdirbimas: Aliuminio folija gali būti 100% perdirbama lydant, sunaudojant tik perdirbimo energiją 5% pirminio aliuminio (GB/T 27690-2011). Perdirbimas baigtas 10 metų gali sumažinti CO₂ emisiją 8 kg/㎡, atitinkantis anglies pėdsako reikalavimą (≤100kg CO₂eq/kWh) ES naujų baterijų reglamento (2023/1542).