鋰電池模組設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝流程和要點(diǎn)

來源：存能電氣  日期：2019-04-09 10:43  瀏覽量：次

　　鋰電池模組設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝流程和要點(diǎn)。動(dòng)力鋰電池模組，將若干單體電芯通過導(dǎo)電連接件串并聯(lián)成一個(gè)電源，通過工藝、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。可以說模組的基本作用就是連接、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)電池裝車以后的性能表現(xiàn)同樣會(huì)有不容忽視的影響。

　　鋰電池模組的介紹

　　鋰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)作用，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，能否避免熱失控的傳播等等，都將是評(píng)判鋰電池模組優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。高性能需求的鋰電池模組，其熱管理的解決方案已經(jīng)轉(zhuǎn)向液冷或相變材料。

　　鋰電池組內(nèi)部連接導(dǎo)線非常多，手工焊接操作步驟過多而出現(xiàn)焊接、組裝等問題；零部件非常多而造成組裝困難，故障率高、成本高。

　　鋰電池模組設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝流程

　　整個(gè)鋰電池模組設(shè)計(jì)的過程其實(shí)是包含了你要定義整個(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

　　滿足車載相當(dāng)于產(chǎn)品的需求特性，主要分成結(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)鋰電池組里頭還有一個(gè)模組與托盤的固定，通過壓條讓模組跟托盤進(jìn)行有效的固定。上面主要是里頭的采樣線，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)于說長途行駛進(jìn)入快充狀態(tài)，連續(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

　　最主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，對(duì)于距離、工藝裝配都是有要求的，這部分需要跟設(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，一開始第一步是把產(chǎn)品做出來，后期隨著車輛的使用，整個(gè)鋰電池模組的維修，特別是里頭關(guān)于子部件的損壞情況，模組怎么樣修，這里要跟制造工藝、維修工藝結(jié)合起來，這里大家談的也比較少。

　　第四部分，模組梯次利用

　　一般來講，我們鋰電池組需求整理出來以后會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)模組的框圖，主要是把各部分，包括電氣方面、結(jié)構(gòu)方面、車輛耦合方面、機(jī)械固定方面都連起來，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。

　　鋰電池模組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　鋰電池組結(jié)構(gòu)可靠：抗震動(dòng)抗疲勞;工藝可控：無過焊、虛焊，確保電芯100%無損傷;

　　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，避免熱失控過快蔓延，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)鋰電池模組設(shè)計(jì)要求較高，安全性不易把控，這都是需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決的問題。

　　一般鋰電池組模組優(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)力鋰電池組PACK企業(yè)可以通過改進(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。還有一種解決方案，即使用新材料。比如，動(dòng)力電池系統(tǒng)內(nèi)的匯流排由銅替換成鋁，模組固定件由鈑金材料替換為高強(qiáng)鋼和鋁，這樣也能減輕動(dòng)力電池重量。

　　動(dòng)力鋰電池模組,將若干單體電芯通過導(dǎo)電連接件串并聯(lián)成一個(gè)電源,通過工藝、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。