1. Visió general dels mòduls de bateries Square Shell
Els mòduls de bateries de carcassa quadrada tenen un paper crucial en el camp de l'energia i, amb els seus avantatges tecnològics únics, s'han aplicat àmpliament en molts camps.
(1) Llista de camps d'aplicació comuns
En el camp dels vehicles elèctrics, els mòduls de bateries de carcassa quadrada són un dels components bàsics que proporcionen suport elèctric als vehicles. La seva alta densitat d'energia pot satisfer els requisits dels vehicles d'energia nova per a l'autonomia. Per exemple, les principals marques de vehicles d'energia nova al mercat, com ara DJI i Yihang, utilitzen principalment bateries de liti com a font d'alimentació, amb una autonomia de més de 30 minuts, satisfent les necessitats de tir dels usuaris. Al mateix temps, els mòduls de bateries de carcassa quadrada tenen les característiques de llarg cicle de vida, alta seguretat i bona adaptabilitat al medi ambient, que poden satisfer les necessitats dels vehicles d'energia nova en termes de rendiment energètic, seguretat i rendibilitat.
En el camp dels equips d'emmagatzematge d'energia, els mòduls de bateries quadrades s'utilitzen principalment per construir sistemes d'emmagatzematge d'energia a gran escala per equilibrar l'oferta i la demanda de la xarxa, millorar l'estabilitat i la fiabilitat de la xarxa. Aquests sistemes d'emmagatzematge d'energia poden emmagatzemar energia elèctrica durant els períodes de baixa càrrega de la xarxa elèctrica i alliberar-la durant les hores punta, alleujant eficaçment la diferència màxima de la vall de la xarxa elèctrica i millorant l'economia i l'eficiència del funcionament de la xarxa elèctrica. A més, els mòduls de bateries quadrades s'utilitzen àmpliament en solucions d'emmagatzematge d'energia renovable, com ara sistemes d'emmagatzematge d'energia per a plantes d'energia solar i eòlica, per garantir un subministrament estable i una utilització eficient de les energies renovables.
En el camp dels drons, les bateries són un dels components bàsics dels drons, i els mòduls de bateries quadrades proporcionen un potent suport d'energia per als drons a causa de la seva alta densitat d'energia, lleugeresa i llarga vida útil. Per exemple, a la Xina, el mercat dels drons ha mostrat una tendència de creixement ràpid en els últims anys i ha demostrat un enorme potencial en múltiples camps com la fotografia aèria, l'agricultura, la silvicultura, l'electricitat i la logística.
En el camp aeroespacial, els mòduls de bateries de carcassa quadrada s'han utilitzat àmpliament a causa dels seus avantatges de gran fiabilitat i seguretat. En el procés de disseny i fabricació de mòduls de bateries de carcassa quadrada, es fa èmfasi en la millora de la fiabilitat i l'estabilitat del producte. Mitjançant l'ús de materials d'alta qualitat, processos avançats i sistemes de control de qualitat estrictes, el mòdul de la bateria garanteix un rendiment estable en diverses condicions de treball.
2. Punts clau del disseny del mòdul de bateria de carcassa quadrada
(1) Avantatges d'alta densitat d'energia
La forma de la cel·la del mòdul de bateria de carcassa quadrada és quadrada, cosa que li permet emmagatzemar més energia elèctrica amb el mateix volum i pes. Aquest disseny utilitza completament l'espai intern de la bateria, millorant l'eficiència de la utilització de l'espai. Prenent com a exemple els vehicles elèctrics, els mòduls de bateries quadrades d'alta densitat d'energia poden millorar significativament l'autonomia del vehicle i satisfer les necessitats dels usuaris de viatges de llarga distància. En el camp dels dispositius d'emmagatzematge d'energia, l'alta densitat d'energia és igualment crucial, ja que pot emmagatzemar més energia elèctrica en un espai limitat per satisfer la demanda d'emmagatzematge d'energia a gran escala. Segons les estadístiques, els dispositius d'emmagatzematge d'energia que utilitzen mòduls de bateries quadrades poden augmentar la seva densitat d'energia en més d'un 20% en comparació amb les bateries tradicionals.
(2) Característiques d'alta utilització de l'espai
En comparació amb les bateries cilíndriques tradicionals, el disseny quadrat dels mòduls de bateries de carcassa quadrada es pot organitzar més estretament. Això no només redueix el malbaratament d'espai, sinó que també permet que el paquet de bateries transporti més bateries en un volum limitat, millorant així la densitat energètica general. En escenaris d'aplicació d'espai restringit, com ara els vehicles elèctrics, l'ús d'espai elevat és especialment important. Per exemple, en alguns vehicles elèctrics compactes amb espai limitat, la gran utilització de l'espai del mòdul de bateria de carcassa quadrada pot proporcionar al vehicle més capacitat de bateria, augmentant així l'autonomia.
(3) Garantia d'alta seguretat
Els mòduls de bateries de carcassa quadrada solen utilitzar materials d'alta resistència com l'alumini com a carcassa exterior, que té una gran resistència i duresa. Aquest disseny pot prevenir eficaçment els curtcircuits de la bateria, les fuites i altres problemes, millorant la seguretat de la bateria. A més, el mòdul de bateria de carcassa quadrada també adopta tecnologies avançades com la tecnologia de segellat làser per millorar el segellat de la bateria i garantir encara més la seguretat de la bateria. Per exemple, alguns mòduls de bateries de carcassa quadrada poden mantenir un rendiment estable en condicions extremes com ara alta temperatura, alt voltatge, col·lisió, etc. després de proves de seguretat estrictes, i la bateria no explotarà, s'incendia o altres situacions perilloses.
(4) Rendiment d'alta fiabilitat
En el procés de disseny i fabricació, els mòduls de bateries de carcassa quadrada se centren a millorar la fiabilitat i l'estabilitat del producte. Mitjançant l'ús de materials d'alta qualitat, processos avançats i sistemes de control de qualitat estrictes, el mòdul de la bateria garanteix un rendiment estable en diverses condicions de treball. Per exemple, a la indústria aeroespacial, els requisits de fiabilitat de les bateries són extremadament alts. Els mòduls de bateries de carcassa quadrada, amb la seva alta fiabilitat, poden funcionar de manera estable en entorns durs i proporcionar un suport d'energia fiable per a les aeronaus.
(5) Altament personalitzable
El disseny quadrat fa que el mòdul de bateria de carcassa quadrada sigui molt personalitzable. A causa de la major llibertat del disseny quadrat, es pot personalitzar segons diferents escenaris i requisits d'aplicació. Per exemple, es poden personalitzar mòduls de bateries que compleixen requisits específics, com ara el model de vehicle, la capacitat de la bateria i la velocitat de càrrega. Aquesta flexibilitat permet que el mòdul de bateria de carcassa quadrada s'adapti millor a la demanda del mercat i satisfà les necessitats personalitzades dels diferents clients.
(6) Protecció i sostenibilitat del medi ambient
En el procés de producció i ús, els mòduls de bateries de carcassa quadrada presten atenció a la protecció del medi ambient i la sostenibilitat. Moltes empreses de producció utilitzen materials lliures de contaminació i respectuosos amb el medi ambient en el seu procés de producció i presten atenció a la conservació d'energia i la reducció d'emissions. A més, el mòdul de bateria de carcassa quadrada també té una vida útil i un valor de reciclatge elevats, cosa que ajuda a reduir el consum de recursos i la contaminació ambiental. Segons les estadístiques, la vida útil dels mòduls de bateries de carcassa quadrada pot arribar a milers de vegades, que és superior a la de les bateries tradicionals. Mentrestant, el mòdul de bateria quadrada reciclada es pot reutilitzar, reduint encara més el seu impacte en el medi ambient.
3. Introducció al procés del mòdul de bateria de carcassa quadrada
(1) Fase de preparació del material
El procés de la línia de producció PACK de mòduls de bateries de carcassa quadrada comença amb l'etapa de preparació del material, que és crucial. Les matèries primeres dels components de la bateria, com ara els materials d'elèctrodes positius, els materials d'elèctrodes negatius i els electròlits, són com la pedra angular d'un edifici i la seva qualitat determina directament el rendiment del producte final. En aquesta etapa, el control de qualitat és especialment crucial, i els fabricants han d'establir un sistema d'inspecció de qualitat estricte per assegurar-se que cada matèria primera compleix amb alts estàndards de requisits de qualitat. Per exemple, es realitzen proves estrictes sobre la puresa dels materials d'elèctrodes positius per garantir un transport eficient d'ions durant els processos de càrrega i descàrrega de la bateria. Al mateix temps, avalueu l'estabilitat del material de l'elèctrode negatiu per evitar reaccions adverses durant l'ús. Només les matèries primeres que han estat sotmeses a un estricte cribratge poden establir una base sòlida per als passos posteriors del procés.
(2) Procés de fabricació de cèl·lules de bateries
Com a component bàsic de les bateries, les cèl·lules de bateries es fabriquen mitjançant una tecnologia avançada de producció de cèl·lules de bateries. El procés de bobinat o apilament pot combinar amb precisió els materials d'elèctrodes positius i negatius per formar una estructura estable de cèl·lules de la bateria. En aquest procés, es requereix una alta precisió i consistència. Per exemple, controlant amb precisió la tensió i la velocitat de l'enrotllament, s'assegura que l'estructura interna de cada cel·la de la bateria sigui uniforme i coherent, garantint així l'estabilitat del rendiment. Al mateix temps, el procés d'apilament requereix un control estricte del gruix i l'alineació de cada capa de material per millorar la densitat d'energia i la vida del cicle de les cèl·lules de la bateria. La clau d'aquest pas és garantir la consistència i l'estabilitat del rendiment de les cèl·lules de la bateria, proporcionant components bàsics d'alta qualitat per als passos posteriors del procés.
(3) Procés de prova cel·lular
Després de completar la fabricació de les cèl·lules de la bateria, les proves de les cèl·lules de la bateria es duen a terme immediatament. Mitjançant la realització de proves exhaustives sobre el rendiment elèctric de les cèl·lules de la bateria, com ara la tensió, la capacitat, la resistència interna i altres paràmetres, podem eliminar les cèl·lules de la bateria que compleixin els estàndards. Aquesta etapa és com seleccionar soldats, només les millors bateries poden entrar a la següent etapa. Segons les estadístiques, després de proves i controls estrictes, les cèl·lules de la bateria poden funcionar millor en la producció posterior, millorant considerablement la qualitat i la fiabilitat de tot el mòdul de la bateria. Assegureu-vos que cada cel·la de bateria pot funcionar bé en la producció posterior, proporcionant una base fiable per al muntatge del mòdul.
(4) Procés de muntatge del mòdul
En l'etapa de muntatge del mòdul, els equips de muntatge altament automatitzats tenen un paper important. Les cèl·lules de la bateria s'ajunten en mòduls de manera ordenada, completant passos com ara la disposició de les cel·les, la connexió de cables i l'addició de material d'aïllament. Els equips automatitzats poden garantir la precisió i la velocitat de muntatge de cada mòdul, millorant l'eficiència de la producció. Per exemple, en el procés d'ordenar les cèl·lules de la bateria, el posicionament mecànic precís garanteix un espai uniforme entre les cel·les, cosa que és beneficiós per a la dissipació de calor i la millora del rendiment. La soldadura de cables de connexió requereix equips de soldadura d'alta precisió per garantir una connexió ferma i fiable, reduir la resistència i millorar l'eficiència de la transmissió d'energia. L'addició de materials d'aïllament pot prevenir eficaçment fuites i curtcircuits i millorar la seguretat dels mòduls de la bateria.
(5) Tecnologia de combinació de cèl·lules
Per tal de millorar el rendiment general, la línia de producció PACK de mòduls de bateries de carcassa quadrada adopta la tecnologia de combinació de cèl·lules. En combinar amb precisió el rendiment de les cèl·lules de la bateria, es garanteix la consistència de cada mòdul durant el procés de càrrega i descàrrega. Això és com formar una banda excel·lent, on cada instrument ha d'estar coordinat i coherent per tocar una música bonica. Per exemple, la concordança basada en paràmetres com la capacitat de la cèl·lula i la resistència interna permet que les cèl·lules de cada mòdul funcionin de manera sincrònica durant la càrrega i la descàrrega, reduint la pèrdua d'energia i millorant el rendiment general i la vida útil dels components de la bateria.
(6) Passos d'embalatge i inspecció de qualitat
Després de completar el muntatge del mòdul, el producte entra a l'etapa d'embalatge. Al mateix temps, es realitza una inspecció integral de qualitat dels components de la bateria per garantir que els productes compleixin els estàndards de qualitat. Durant el procés d'embalatge, s'utilitzen materials d'embalatge resistents i respectuosos amb el medi ambient per protegir el producte dels danys durant el transport i l'emmagatzematge, alhora que compleixen els requisits ambientals. El procés d'inspecció de qualitat duu a terme una inspecció completa de l'aspecte i la funcionalitat del producte, inclosa la comprovació de rascades a la carcassa exterior, connexions segures i el compliment dels estàndards de rendiment. Per garantir que els usuaris rebin productes de bateries fiables i d'alta qualitat.
(7) Procés de prova del producte acabat
Les proves finals del producte es duen a terme a la línia de producció, que prova exhaustivament el rendiment elèctric, la seguretat i altres aspectes del PACK de mòduls de bateria global. Aquest pas és com la prova final del producte, assegurant el nivell de qualitat abans de sortir de la fàbrica i satisfer les necessitats del mercat i dels clients. Per exemple, realitzar proves de rendiment elèctric per comprovar si la capacitat, la tensió, la resistència interna i altres paràmetres del mòdul de la bateria compleixen els requisits de disseny; Realitzeu proves de seguretat, inclòs el rendiment en sobrecàrrega, sobredescàrrega, curtcircuit, alta temperatura i altres condicions. Només els productes que han superat aquestes proves rigoroses poden entrar al mercat i proporcionar un suport d'energia fiable als usuaris.
4. Caixa de disseny del mòdul de bateria de carcassa quadrada
(1) Disseny del mòdul de bateria SAIC-GM Ultium
1. Introducció a les característiques de tres tipus de mòduls
El disseny del mòdul de bateria Ultium de SAIC GM té característiques úniques. Consisteix en una bateria de paquet suau i dues cel·les de carcassa quadrades de diferents gruixos per formar la base de la cel·la de la bateria, cosa que fa que el mòdul sigui compatible en termes de mida general. Ja sigui en diferents models de vehicles elèctrics o en diferents escenaris d'ús, es pot aplicar de manera flexible.
Els tres mòduls adopten el mètode de refrigeració integrat del mòdul, que integra la placa refrigerada per aigua a la part inferior. Aquest disseny pot reduir eficaçment la temperatura de la bateria, millorar el rendiment i la vida útil de la bateria. Segons dades rellevants, els mòduls de bateries que utilitzen la refrigeració integrada del mòdul poden reduir la temperatura de la bateria en més d'un 10% en comparació amb els mètodes de refrigeració tradicionals.
El mòdul de carcassa quadrada adopta un mètode de sortida de dos terminals, mentre que el mòdul de paquet suau adopta un mètode de sortida de terminal únic. Aquest disseny fa que Pack sigui compatible amb dues connexions diferents de barres d'alta tensió, i el disseny general es simplifica a causa de l'absència de mostres de baixa tensió i línies de comunicació. Això no només redueix els costos de producció, sinó que també millora l'eficiència de la producció.
2. Pantalla de disseny de mòduls de carcassa quadrada
SAIC General Motors ha demostrat clarament la bateria de carcassa quadrada d'Ultium, que es divideix principalment en dos gruixos diferents de bateries (amb la mateixa alçada i amplada). En el disseny de la vàlvula de descàrrega per a cèl·lules de bateries, dos tipus de bateries han sofert tractaments diferents. Aquest disseny pot millorar eficaçment la seguretat de les bateries i prevenir explosions en cas de sobrecàrrega, sobredescàrrega, curtcircuits i altres situacions.
Pel que fa a la protecció tèrmica contra la fugida, es prenen principalment les mesures següents: s'utilitzen materials d'aïllament per protegir l'espai entre cada pila de bateria i s'utilitzen làmines de mica per bloquejar la vàlvula d'alleujament de pressió sobre la pila de la bateria. Això garanteix la seguretat de la bateria fins i tot si la coberta superior del mòdul de la bateria és de plàstic. Mentrestant, la refrigeració integrada també pot ajudar a millorar la dissipació de la calor de les cèl·lules de la bateria durant els estats de fuga normal i tèrmic, reduir la temperatura de la bateria i millorar el rendiment i la vida útil de la bateria.
No es veu cap disseny d'interfície de baixa tensió en aquest mòdul, i la part que sobresurt pot ser el PCBA de la CMU sense fil inserida. Aquesta part s'alimenta i es mostra mitjançant FPC i es connecta primer. Aquest disseny no només millora la integració dels mòduls de bateries, sinó que també redueix els costos de producció.
3. Explicació del disseny del mòdul de paquets suaus
El disseny del mòdul de paquet suau no va ser el focus del disseny llançat a la Xina, de manera que només es va mostrar un mòdul sense dissecció. El mòdul de paquet suau i el mòdul de carcassa quadrat tenen la mateixa mida i punt d'instal·lació, i s'han tractat amb la mateixa sortida de terminal a la interfície de sortida del bus del mòdul. A causa de l'espai en la direcció Z del mòdul, aquí no hi ha cap estructura que sobresurt visible de la CMU sense fil.
El disseny del mòdul de paquet suau mostra l'animació de les cèl·lules i el disseny de la bateria, que en realitat és força similar al concepte de compatibilitat entre el paquet suau MEB i el disseny de carcassa quadrada de Volkswagen. A causa del seu mòdul de paquet suau, General Motors ha disposat dos conceptes d'apilament amb diferents direccions, dissenyats amb diferents alçades i capacitats, proporcionant als usuaris més opcions.
(2) Disseny de bateria Tesla LFP versió Model 3
1. Descripció de la mida del disseny de compatibilitat del mòdul
El mòdul de bateria Model 3 de Tesla LFP versió adopta un disseny compatible, amb dues configuracions diferents de 25 cel·les i 28 cel·les, amb un total de 106 cel·les, fetes en dues especificacions de mòduls per ser compatibles amb el disseny del mòdul ternari original. Aquest disseny pot reduir eficaçment els costos de producció i millorar l'eficiència de la producció.
Segons dades rellevants, els mòduls de bateries amb aquest disseny compatible poden reduir els costos de producció en més d'un 20% en comparació amb els dissenys tradicionals. Al mateix temps, aquest disseny també pot millorar el rendiment i la vida útil de la bateria, satisfent els requisits dels usuaris per a la gamma de vehicles elèctrics.
2. Introducció a la placa de refrigeració per aigua i el disseny de l'estructura d'instal·lació
La placa refrigerada per aigua està integrada a la part inferior del mòdul i té una estructura externa completa que coincideix amb aquesta placa refrigerada per aigua. D'una banda, dóna al mòdul una resistència mecànica suficient i, d'altra banda, també té una distància d'aïllament suficient. La funció principal de les plaques refrigerades per aigua a LFP és l'escalfament a baixa temperatura i, en les versions posteriors de NCM, cal abordar el problema de la dissipació de calor.
El principal repte en el disseny de cèl·lules de bateries de 82 mm de gruix és com aconseguir una càrrega súper ràpida de 250 kW. En aquest disseny, a causa de l'alçada de les cèl·lules de la bateria de carcassa quadrada i de les corresponents plaques de mostreig i aïllament del mòdul, Tesla ha ajustat la disposició del tauler de mostreig CMU. No es troba a la part estirada del mòdul original, sinó al mode d'extensió de la placa de circuit flexible. Aquí només s'utilitza la part tallada.
3. Explicació de l'ajust de la disposició de la mostra de mostreig de la CMU
A causa de l'alçada de les cèl·lules de la bateria de carcassa quadrada i de les corresponents plaques de mostreig i aïllament del mòdul, Tesla va ajustar la disposició de la placa de mostreig CMU i va adoptar un mode d'extensió de placa de circuit flexible. Aquest disseny pot reduir eficaçment els costos de producció i millorar l'eficiència de la producció.
Segons dades rellevants, la disposició de les plaques de mostreig CMU utilitzant el mode d'extensió de plaques de circuit flexible pot reduir els costos de producció en més d'un 15% en comparació amb els dissenys tradicionals. Al mateix temps, aquest disseny també pot millorar la integració dels mòduls de la bateria, reduir el pes dels mòduls de la bateria i augmentar l'autonomia dels vehicles elèctrics.
5. La tendència de desenvolupament de la tecnologia de mòduls de bateria quadrada
(1) Característiques de la línia de producció automatitzada
1. Producció eficient
Amb l'avenç continu de la tecnologia, el paper de les línies de producció automatitzades en la producció de mòduls de bateries quadrades s'ha tornat cada cop més destacat. Després de la introducció de robots i equips d'automatització, s'ha millorat molt l'eficiència de la producció. Per exemple, en el procés de muntatge de mòduls de cèl·lules de bateries, els equips automatitzats poden completar operacions complexes a una velocitat extremadament ràpida, escurçant molt el cicle de producció. Segons les estadístiques, en comparació amb les operacions manuals tradicionals, les línies de producció automatitzades poden completar diverses vegades o fins i tot desenes de vegades la càrrega de treball al mateix temps, satisfent la creixent demanda de mòduls de bateries al mercat. Això no només millora la capacitat de producció de l'empresa, sinó que també s'adapta millor a l'entorn del mercat que canvia ràpidament.
2. Reduir els costos laborals
L'aplicació de línies de producció automatitzades redueix la dependència d'un gran nombre de treballadors, reduint així els costos laborals. En el mode de producció tradicional, es requereix un gran nombre de treballadors per a la mà d'obra repetitiva, la qual cosa no només comporta uns costos laborals elevats, sinó que també dificulta garantir l'eficiència i la qualitat de la producció. Les línies de producció automatitzades poden aconseguir una producció no tripulada o menys tripulada, requerint només un petit nombre de personal tècnic per al seguiment i manteniment. Al mateix temps, el funcionament de les línies de producció automatitzades és més estable, reduint les fluctuacions de producció i els errors causats per factors humans, millorant encara més l'eficiència de la producció i la qualitat del producte.
3. Millorar l'estabilitat de la qualitat del producte
Un funcionament mecànic precís i un estricte control de qualitat són clau per garantir la consistència i la precisió del producte a les línies de producció automatitzades. Els equips automatitzats poden completar tots els processos de producció amb accions d'alta precisió, garantint la precisió i la qualitat del muntatge dels mòduls de les cèl·lules de la bateria. Per exemple, en el procés de soldadura de connexió de cables, els equips de soldadura automatitzats poden garantir la fermesa i la fiabilitat dels punts de soldadura, reduir la resistència i millorar l'eficiència de la transmissió d'energia elèctrica. A més, les línies de producció automatitzades també poden controlar i rastrejar dades en temps real durant el procés de producció. Un cop descoberts els problemes, es poden ajustar i processar de manera oportuna. Això ajuda a detectar i resoldre problemes de manera oportuna, millorant l'estabilitat de la qualitat del producte.
4. Millora de la seguretat
El procés de muntatge dels mòduls de bateries de carcassa quadrada implica materials d'alta tensió i alta densitat d'energia, i el funcionament manual pot suposar riscos per a la seguretat. Les línies de producció automatitzades redueixen els riscos operatius i milloren la seguretat de la producció mitjançant l'adopció de mesures de protecció de seguretat i sistemes de control intel·ligents. Per exemple, en el procés de prova dels mòduls de la bateria, els equips de prova automatitzats poden provar exhaustivament el rendiment elèctric i la seguretat de la bateria, assegurant-se que el producte compleix els estàndards de seguretat. Al mateix temps, els sistemes de control intel·ligent poden controlar els perills de seguretat en el procés de producció en temps real. Un cop detectades situacions anormals, es poden prendre mesures oportunes per garantir la seguretat del personal de producció.
5. Augment de la flexibilitat
El disseny modular permet que la línia de producció automatitzada tingui una gran flexibilitat i es pugui ajustar segons els diferents requisits del producte i els canvis de procés. Per exemple, quan la demanda del mercat canvia, les empreses poden produir ràpidament productes que satisfan la demanda del mercat ajustant la combinació de mòduls de línies de producció automatitzades. Aquesta flexibilitat permet a la línia de producció adaptar-se als canvis del mercat i satisfer les diverses necessitats de producció. Al mateix temps, el disseny modular també facilita el manteniment i l'actualització de les línies de producció, reduint els costos operatius de les empreses.
6. Protecció del medi ambient i estalvi energètic
Les línies de producció automatitzades ajuden a aconseguir la protecció del medi ambient i l'estalvi energètic optimitzant els processos de producció i reduint el malbaratament energètic innecessari. Per exemple, en el procés de producció, els equips automatitzats poden ajustar raonablement el consum d'energia segons les necessitats reals, evitant el malbaratament energètic. A més, les línies de producció automatitzades també poden reduir les emissions de residus i contaminants durant el procés de producció, la qual cosa està en línia amb la tendència de desenvolupament de la fabricació verda. Això no només és beneficiós per protegir el medi ambient, sinó també per establir una bona imatge social per a les empreses i millorar la seva competitivitat.
(2) Perspectiva del procés d'apilament quadrat
1. Anàlisi comparativa dels processos de laminació i bobinat
El procés de bobinat ha dominat durant molt de temps el camp de les bateries d'energia, principalment a causa de la seva alta eficiència de producció i baix cost. Des de la perspectiva de la història del desenvolupament, la tecnologia de bobinat s'ha aplicat des de les bateries de consum, i ha passat pel procés de desenvolupament des de màquines de bobinatge manual, màquines de bobinat semiautomàtiques fins a màquines de bobinat totalment automàtiques, millorant considerablement l'eficiència de la producció. En el procés de desenvolupament de bateries de consum a bateries d'alimentació, la tecnologia de bobinat també ha seguit el mateix i s'utilitza àmpliament en bateries quadrades i cilíndriques. Actualment, la capacitat total instal·lada de bateries quadrades per a vehicles d'energia nova a la Xina és d'uns 42,25 GWh, que representen el 74,1% de la capacitat instal·lada total, la majoria de les quals utilitzen tecnologia de bobinat. En canvi, actualment el procés de laminació s'aplica principalment en el camp de les bateries soft pack amb una quota de mercat menor. El procés de laminació té desavantatges evidents, com ara una baixa eficiència de producció, una alta complexitat del procés, un control de qualitat difícil, una gran empremta d'equip i una alta relació d'inversió per watt hora. Actualment, l'eficiència de la indústria domèstica de màquines de laminació és generalment de 1-1,2 segons per peça per estació individual. Només quan l'eficiència es millora al voltant de 0,2 segons per peça, el cost del procés de laminació pot ser comparable al procés de bobinat.
2. Major mida de la bateria i avantatges de l'apilament
Amb el desenvolupament dels vehicles elèctrics, les empreses comencen a desenvolupar xassís, mòduls de bateries i mides de cèl·lules per a vehicles elèctrics. La plataforma MEB de Volkswagen és un exemple típic, on les mides de mòduls i cel·les de les seves bateries estan augmentant. La indústria generalment creu que els mòduls grans i les bateries grans són la tendència de desenvolupament de les futures bateries de potència. A mesura que les bateries es fan més llargues, el procés de bobinat serà cada cop més difícil d'aconseguir. El procés de laminat té avantatges significatius en el rendiment. En les mateixes condicions, el procés laminat pot augmentar la densitat d'energia de la bateria en un 5%, la vida del cicle en un 10% i el cost en un 5%. Per exemple, Yang Hongxin, el director general de Honeycomb Energy, va presentar que la densitat energètica de les bateries produïdes per tecnologia laminat és més alta, cosa que pot satisfer la demanda de vehicles elèctrics per a l'autonomia; Cicle de vida més llarg, reduint els costos d'ús dels usuaris; La reducció de costos ha millorat la competitivitat de les empreses.
3. Avenç en equips per a la producció de processos laminats
Honeycomb Energy ha fet avenços significatius en el desenvolupament d'equips de producció laminat. Actualment, s'ha completat el desenvolupament i la introducció d'una màquina de laminació d'alta velocitat giratòria de 45 graus, amb una eficiència de laminació d'una estació de fins a 0,6 segons per full. Al mateix temps, la bresca ha completat la verificació d'una velocitat d'estació única de 0,45s/peça i el desenvolupament i fabricació de prototips. S'espera que un equip de laminació d'una sola estació amb una velocitat de 0,25 s/peça es pugui desenvolupar el 2{{10}}23. El 2023, el procés de laminació d'ultra alta velocitat de 0,25 segons resoldrà de manera efectiva el problema d'eficiència del procés de laminació i s'espera que superi l'eficiència del procés de bobinat. Per exemple, la línia de producció de la primera fase de Honeycomb Energy a la fàbrica Jintan de Changzhou s'ha actualitzat a una eficiència de producció d'una única estació de 0,6 segons per peça, i la capacitat de producció arribarà als 4 GWh el 2021; La segona fase pot aconseguir l'apilament d'alta velocitat en 0,45 segons, amb una capacitat de producció de 8 GWh el 2022. A més, l'equip de producció de tecnologia de laminació d'alta velocitat de 0,6-segons de Honeycomb Energy es produeix en cooperació amb estrangers. proveïdors d'equips, mentre que l'equip de 0,45-segon està dissenyat de manera independent per Honeycomb Energy. S'han sol·licitat més de 10 patents relacionades, i en el futur es desenvoluparà conjuntament amb dos proveïdors d'equips.
6. Dificultats en el disseny i procés de mòduls de bateries de carcassa quadrada
(1) Dificultats de la bateria Nezha Tiangong
1. Anàlisi de les dificultats de disseny estructural
La bateria Tiangong s'enfronta a moltes dificultats de disseny estructural en el procés d'integració lliure de mòduls. Quan es dissenyen bateries de carcassa quadrada CTC, la protecció general sota la fugida tèrmica és un repte clau. Una cel·la de bateria ternària amb una densitat d'energia de 246Wh/kg té una energia enorme, i una cel·la de bateria propera a 1 kWh allibera calor intensa. Per solucionar aquest problema, Tiangong Battery ha pres una sèrie de mesures. En primer lloc, s'utilitza una sola peça de làmina aïllant per protegir la coberta superior del material compost, per tal d'evitar danys greus a la bateria causats per la calor durant la fuga tèrmica. Al mateix temps, per dissenyar la safata amb vores baixes, s'utilitza especialment una coberta de material compost. D'una banda, pot millorar eficaçment la capacitat de cobertura de les vores i, d'altra banda, cal assegurar-se que el material d'aïllament pugui protegir la coberta dels danys durant la fugida tèrmica.
A més, el disseny del mòdul de format de quadrícula de la bateria Tiangong també ha suposat reptes per al disseny estructural. Aquest disseny ha d'omplir material d'aïllament tèrmic d'aerogel de baixa conductivitat tèrmica de grau espacial entre els nuclis elèctrics i, al mateix temps, ha d'aconseguir un aïllament tèrmic de més d'1000 graus, retardant de flama UL94 V0, industrial militar. protecció elèctrica amb disseny de seguretat de redundància d'aïllament elèctric de 800 V, disseny de redundància de curtcircuit de mostreig, seguretat de redundància de mòduls i curtcircuits disseny, així com protecció estructural tipus compartiment de marc d'alumini lleuger d'alta resistència, seguretat de l'estructura d'expansió de més de 2000 N i mòdul gran personalitzat altament integrat. Aquests requisits posen exigències extremadament altes en la selecció de materials i en la precisió dels processos.
2. Exploració de les dificultats del sistema de gestió de bateries
Després d'unir-se a la gestió del núvol, el sistema de gestió de la bateria de Tiangong Battery s'enfronta a dificultats com l'estimació d'algoritmes SOH basada en núvol basada en una gran quantitat d'extracció de dades. La gestió del núvol requereix una gran quantitat de recollida de dades i una càrrega d'alta velocitat a les plataformes de servidor, cosa que suposa un repte per a l'estabilitat i la seguretat de la transmissió de dades. Al mateix temps, com extreure amb precisió informació útil de dades massives i realitzar estimacions d'algoritmes SOH basades en núvol per aconseguir una millor gestió de les bateries també és un repte tècnic.
Al sistema del vehicle, l'algoritme BMS ha de proporcionar un estat de funcionament de la bateria més bàsic, combinat amb controladors de domini i algorismes basats en núvol per gestionar la bateria. Això requereix una col·laboració eficient i precisa entre diferents algorismes per evitar conflictes o judicis equivocats. A més, amb l'acumulació contínua de dades de la bateria, com emmagatzemar, gestionar i analitzar de manera efectiva les dades per optimitzar contínuament el sistema de gestió de la bateria també és un repte a llarg termini.
(2) Dificultats en la soldadura làser del mòdul de bateria quadrada d'emmagatzematge d'energia
1. Explicació de les dificultats de soldadura per a la barra colectora del mòdul PACK de bateria de carcassa quadrada
Hi ha múltiples dificultats per soldar la barra del mòdul PACK de bateries quadrades d'emmagatzematge d'energia. En primer lloc, els materials prims són un problema destacat, ja que la soldadura virtual és propensa a produir-se quan s'apilen i solden diverses peces, donant lloc a una resistència insuficient i una conductivitat deficient. Això es deu al fet que els materials prims tenen una transferència de calor desigual durant el procés de soldadura, cosa que pot provocar fàcilment una soldadura inestable. A més, una amplada de connexió insuficient de la soldadura també pot provocar una força insuficient, afectant el rendiment general del mòdul de la bateria.
Aquestes dificultats representen una amenaça per a la seguretat i la fiabilitat de les bateries d'emmagatzematge d'energia. Si la qualitat de la soldadura no compleix els estàndards, es poden produir problemes com ara corrent inestable, escalfament excessiu i fins i tot accidents de seguretat durant l'ús de la bateria.
2. Solucions proposades
S'han proposat una sèrie de solucions per solucionar aquestes dificultats. En primer lloc, controlar la planitud dels materials entrants és crucial. Mitjançant una inspecció i un control de qualitat estrictes, assegureu-vos que la planitud dels materials de soldadura compleixi els requisits i reduïu els problemes de soldadura virtuals causats per materials desiguals. En segon lloc, dissenyeu accessoris amb un rendiment excel·lent i controleu la bretxa de subjecció. El disseny de l'aparell ha de ser capaç de fixar amb precisió el material de soldadura, garantir l'estabilitat durant el procés de soldadura i evitar buits excessius o desiguals que puguin afectar la qualitat de la soldadura.
L'ús de làsers de fibra de nucli petit i la soldadura de swing també són solucions efectives. Els làsers de fibra de nucli petit poden proporcionar una densitat d'energia més alta, fent que la soldadura sigui més precisa. La soldadura basculant pot ampliar l'amplada de la junta de soldadura i millorar la resistència de la soldadura. Mitjançant l'aplicació integral d'aquestes solucions, la qualitat de la soldadura de la barra colectora del mòdul PACK de la bateria quadrada d'emmagatzematge d'energia es pot millorar de manera efectiva, millorant la seguretat i la fiabilitat de la bateria.