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動(dòng)力鋰離子電池模組,將若干單體電芯通過(guò)導(dǎo)電連接件串并聯(lián)成一個(gè)電源,通過(guò)工藝、結(jié)構(gòu)固定在設(shè)計(jì)位置,協(xié)同發(fā)揮電能充放存儲(chǔ)的功能??梢哉f(shuō)模組的基本用途就是連接、固定和安全防護(hù)。電芯單體與模組母排之間的連接方式,不僅僅影響制造效率,是否可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,其對(duì)電池裝車(chē)以后的性能表現(xiàn)同樣會(huì)有不容忽視的影響。
鋰離子電池模組的介紹
鋰離子電池模組可以理解為鋰離子電芯經(jīng)串并聯(lián)方式組合,加裝單體電池監(jiān)控與管理裝置后形成的電芯與pack的中間產(chǎn)品。其結(jié)構(gòu)必須對(duì)電芯起到支撐、固定和保護(hù)用途,可以概括成3個(gè)大項(xiàng):機(jī)械強(qiáng)度,電性能,熱性能和故障處理能力。
是否能夠完好固定電芯位置并保護(hù)其不發(fā)生有損性能的形變,如何滿足載流性能要求,如何滿足對(duì)電芯溫度的控制,遇到嚴(yán)重異常時(shí)能否斷電,能否防止熱失控的傳播等等,都將是評(píng)判鋰離子電池模組優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。高性能需求的鋰離子電池模組,其熱管理的解決方法已經(jīng)轉(zhuǎn)向液冷或相變材料。
鋰離子電池組內(nèi)部連接導(dǎo)線非常多,手工焊接操作步驟過(guò)多而出現(xiàn)焊接、組裝等問(wèn)題;零部件非常多而造成組裝困難,故障率高、成本高。
鋰離子電池模組設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝流程
整個(gè)鋰離子電池模組設(shè)計(jì)的過(guò)程其實(shí)是包含了你要含義整個(gè)模組設(shè)計(jì)的目標(biāo),整合模組設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié),有一套完整的模組設(shè)計(jì)的驗(yàn)證流程,包括結(jié)構(gòu)、電氣、冷卻安全幾個(gè)部分,都要落實(shí)在里面。
第一部分,分成幾個(gè)設(shè)計(jì)層面
滿足車(chē)載相當(dāng)于產(chǎn)品的需求特性,重要分成結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、安全,根據(jù)電芯的要求給予足夠的壓縮力,這個(gè)壓縮后面也會(huì)講,整個(gè)電芯,不管是軟包還是硬殼,通過(guò)一定的加以可以有效的防止電芯的膨脹,在壽命上予以一定支持。
在整個(gè)鋰離子電池組里頭還有一個(gè)模組與托盤(pán)的固定,通過(guò)壓條讓模組跟托盤(pán)進(jìn)行有效的固定。上面重要是里頭的采樣線,還有防止電芯在里頭做竄動(dòng),整個(gè)電芯在正常的NETT工況來(lái)講發(fā)熱是不嚴(yán)重的,我們也要考慮可能會(huì)有一些極端的情況,就是用戶可能在高速上面,相當(dāng)于說(shuō)長(zhǎng)途行駛進(jìn)入快充狀態(tài),持續(xù)的極限符合,可能對(duì)這里頭有一個(gè)很強(qiáng)的傳熱性要求。安全性,跟模組設(shè)計(jì)中間的電芯隔熱要求,這里頭有一個(gè)很強(qiáng)的聯(lián)系。
第二部分,制造工藝
最重要是把電芯從單體到堆疊到焊接、采樣線布置、CMU布置,整個(gè)工藝、設(shè)備,關(guān)于距離、工藝裝配都是有要求的,這部分要跟設(shè)備,特別是走量的時(shí)候,特別是上自動(dòng)化產(chǎn)線的時(shí)候,這里頭有挺強(qiáng)的需求聯(lián)系。
第三部分,維修考慮
因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在在做的時(shí)候,一開(kāi)始第一步是把產(chǎn)品做出來(lái),后期隨著車(chē)輛的使用,整個(gè)鋰離子電池模組的維修,特別是里頭有關(guān)子部件的損壞情況,模組怎么樣修,這里要跟制造工藝、維修工藝結(jié)合起來(lái),這里大家談的也比較少。
第四部分,模組梯次利用
一般來(lái)講,我們鋰離子電池組需求整理出來(lái)以后會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)模組的框圖,重要是把各部分,包括電氣方面、結(jié)構(gòu)方面、車(chē)輛耦合方面、機(jī)械固定方面都連起來(lái),把電氣結(jié)構(gòu)部分需求都輸入到里面去,這樣就可以把我們每個(gè)部分的設(shè)計(jì)目標(biāo)能夠清晰化。
鋰離子電池模組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
鋰離子電池組結(jié)構(gòu)可靠:抗震動(dòng)抗疲勞;工藝可控:無(wú)過(guò)焊、虛焊,確保電芯100%無(wú)損傷;
成本低廉:PACK產(chǎn)線自動(dòng)化成本低,包括生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)損耗;
易分拆:鋰離子電池組易于維護(hù)、維修,低成本,電芯可梯次利用性好;
做到必要的熱傳遞隔離,防止熱失控過(guò)快蔓延,也可以把這一步放到pack設(shè)計(jì)再考慮。
據(jù)了解,目前,行業(yè)內(nèi)圓柱電芯的模組成組效率約為87%,系統(tǒng)成組效率約為65%;軟包電芯模組成組效率約為85%,系統(tǒng)成組效率約為60%;方形電芯的模組成組效率約為89%,系統(tǒng)成組效率約為70%。軟包電芯的單體能量密度比圓柱和方形有更高的提升空間,但對(duì)鋰離子電池模組設(shè)計(jì)要求較高,安全性不易把控,這都是要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決的問(wèn)題。
一般鋰離子電池組模組優(yōu)化途徑。提升空間利用率也是優(yōu)化模組的一個(gè)重要途徑。動(dòng)力鋰離子電池組PACK公司可以通過(guò)改進(jìn)模組和熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì),縮小電芯間距,從而提升電池箱體內(nèi)空間的利用率。還有一種解決方法,即使用新材料