1. Prezentare generală a modulelor de baterii Square Shell
Modulele bateriei cu carcasă pătrată joacă un rol crucial în domeniul energetic și, cu avantajele lor tehnologice unice, au fost aplicate pe scară largă în multe domenii.
(1) Lista câmpurilor comune de aplicare
În domeniul vehiculelor electrice, modulele bateriei cu carcasă pătrată sunt una dintre componentele de bază care oferă suport de alimentare pentru vehicule. Densitatea sa ridicată de energie poate satisface cerințele vehiculelor cu energie noi pentru autonomie. De exemplu, mărcile principale de vehicule cu energie noi de pe piață, cum ar fi DJI și Yihang, folosesc în mare parte baterii cu litiu ca sursă de energie, cu o autonomie de peste 30 de minute, satisfacând nevoile de fotografiere ale utilizatorilor. În același timp, modulele bateriei cu carcasă pătrată au caracteristicile unui ciclu lung de viață, siguranță ridicată și adaptabilitate bună la mediu, care pot satisface nevoile vehiculelor cu energie noi în ceea ce privește performanța energetică, siguranța și rentabilitatea.
În domeniul echipamentelor de stocare a energiei, modulele de baterii cu carcasă pătrată sunt utilizate în principal pentru a construi sisteme de stocare a energiei la scară largă pentru a echilibra cererea și oferta rețelei, pentru a îmbunătăți stabilitatea și fiabilitatea rețelei. Aceste sisteme de stocare a energiei pot stoca energie electrică în perioadele de sarcină scăzută ale rețelei electrice și o pot elibera în timpul orelor de vârf, atenuând efectiv diferența de vârf a rețelei electrice și îmbunătățind economia și eficiența funcționării rețelei electrice. În plus, modulele bateriei cu carcasă pătrată sunt utilizate pe scară largă în soluțiile de stocare a energiei regenerabile, cum ar fi sistemele de stocare a energiei pentru centralele solare și eoliene, pentru a asigura o aprovizionare stabilă și utilizarea eficientă a energiei regenerabile.
În domeniul dronelor, bateriile sunt una dintre componentele de bază ale dronelor, iar modulele de baterii cu carcasă pătrată oferă un suport puternic de putere pentru drone datorită densității mari de energie, ușoarei și duratei de viață lungi. De exemplu, în China, piața dronelor a arătat o tendință de creștere rapidă în ultimii câțiva ani și a demonstrat un potențial enorm în mai multe domenii, cum ar fi fotografia aeriană, agricultura, silvicultură, electricitatea și logistica.
În domeniul aerospațial, modulele de baterii cu carcasă pătrată au fost utilizate pe scară largă datorită fiabilității ridicate și avantajelor de siguranță. În procesul de proiectare și fabricare a modulelor de baterii cu carcasă pătrată, se pune accent pe îmbunătățirea fiabilității și stabilității produsului. Folosind materiale de înaltă calitate, procese avansate și sisteme stricte de control al calității, modulul bateriei asigură performanțe stabile în diferite condiții de lucru.
2. Puncte cheie de proiectare pentru modulul bateriei cu carcasă pătrată
(1) Avantajele densității mari de energie
Forma celulei modulului bateriei cu carcasă pătrată este pătrată, ceea ce îi permite să stocheze mai multă energie electrică cu același volum și greutate. Acest design utilizează pe deplin spațiul intern al acumulatorului, îmbunătățind eficiența utilizării spațiului. Luând ca exemplu vehiculele electrice, modulele bateriei cu carcasă pătrată de înaltă densitate energetică pot îmbunătăți semnificativ autonomia vehiculului și pot satisface nevoile utilizatorilor pentru călătorii pe distanțe lungi. În domeniul dispozitivelor de stocare a energiei, densitatea mare de energie este la fel de crucială, deoarece poate stoca mai multă energie electrică într-un spațiu limitat pentru a satisface cererea de stocare a energiei la scară largă. Potrivit statisticilor, dispozitivele de stocare a energiei care folosesc module de baterii cu carcasă pătrată își pot crește densitatea de energie cu peste 20% în comparație cu bateriile tradiționale.
(2) Caracteristici de utilizare mare a spațiului
În comparație cu bateriile cilindrice tradiționale, designul pătrat al modulelor de baterie cu carcasă pătrată poate fi aranjat mai strâns împreună. Acest lucru nu numai că reduce risipa de spațiu, dar permite și pachetului de baterii să transporte mai multe baterii într-un volum limitat, îmbunătățind astfel densitatea generală de energie. În scenariile de aplicații cu spațiu limitat, cum ar fi vehiculele electrice, utilizarea ridicată a spațiului este deosebit de importantă. De exemplu, la unele vehicule electrice compacte cu spațiu limitat, utilizarea mare a spațiului modulului bateriei cu carcasă pătrată poate oferi vehiculului mai multă capacitate a bateriei, mărind astfel autonomia.
(3) Garanție de înaltă securitate
Modulele bateriei cu carcasă pătrată folosesc de obicei materiale de înaltă rezistență, cum ar fi aluminiul, ca carcasă exterioară, care are rezistență și duritate ridicate. Acest design poate preveni în mod eficient scurtcircuitele bateriei, scurgerile și alte probleme, îmbunătățind siguranța bateriei. În plus, modulul bateriei cu carcasă pătrată adoptă și tehnologii avansate, cum ar fi tehnologia de etanșare cu laser, pentru a îmbunătăți etanșarea pachetului de baterii și pentru a asigura în continuare siguranța bateriei. De exemplu, unele module de baterie cu carcasă pătrată pot menține o performanță stabilă în condiții extreme, cum ar fi temperatură ridicată, tensiune ridicată, coliziune etc., după teste stricte de siguranță, iar bateria nu va exploda, nu va lua foc sau alte situații periculoase.
(4) Performanță de înaltă fiabilitate
În procesul de proiectare și fabricație, modulele bateriei cu carcasă pătrată se concentrează pe îmbunătățirea fiabilității și stabilității produsului. Folosind materiale de înaltă calitate, procese avansate și sisteme stricte de control al calității, modulul bateriei asigură performanțe stabile în diferite condiții de lucru. De exemplu, în industria aerospațială, cerințele de fiabilitate pentru baterii sunt extrem de ridicate. Modulele bateriei cu carcasă pătrată, cu fiabilitatea lor ridicată, pot funcționa stabil în medii dure și oferă suport de putere fiabil pentru aeronave.
(5) Extrem de personalizabil
Designul pătrat face ca modulul bateriei cu carcasă pătrată să fie extrem de personalizabil. Datorită libertății mai mari a designului pătrat, acesta poate fi personalizat în funcție de diferite scenarii de aplicare și cerințe. De exemplu, modulele de baterie care îndeplinesc cerințe specifice, cum ar fi modelul vehiculului, capacitatea bateriei și viteza de încărcare pot fi personalizate. Această flexibilitate permite modulului bateriei cu carcasă pătrată să se adapteze mai bine la cererea pieței și să răspundă nevoilor personalizate ale diferiților clienți.
(6) Protecția mediului și durabilitatea
În procesul de producție și utilizare, modulele bateriei cu carcasă pătrată acordă atenție protecției mediului și durabilității. Multe întreprinderi de producție folosesc materiale fără poluare și ecologice în procesul lor de producție și acordă atenție conservării energiei și reducerii emisiilor. În plus, modulul bateriei cu carcasă pătrată are, de asemenea, o durată mare de viață și o valoare de reciclare, ceea ce ajută la reducerea consumului de resurse și a poluării mediului. Conform statisticilor, ciclul de viață al modulelor de baterii cu carcasă pătrată poate ajunge de mii de ori, ceea ce este mai mare decât cel al bateriilor tradiționale. Între timp, modulul bateriei cu carcasă pătrată reciclată poate fi reutilizat, reducând și mai mult impactul asupra mediului.
3. Introducere în procesul de modul de baterie cu carcasă pătrată
(1) Etapa de pregătire a materialului
Procesul liniei de producție PACK pentru modulul de baterii cu carcasă pătrată începe cu etapa de pregătire a materialului, care este crucială. Materiile prime pentru componentele bateriei, cum ar fi materialele cu electrozi pozitivi, materialele cu electrozi negativi și electroliții sunt ca piatra de temelie a unei clădiri, iar calitatea lor determină în mod direct performanța produsului final. În această etapă, controlul calității este deosebit de crucial, iar producătorii trebuie să stabilească un sistem strict de inspecție a calității pentru a se asigura că fiecare materie primă îndeplinește standarde înalte de cerințe de calitate. De exemplu, se efectuează teste stricte asupra purității materialelor electrozilor pozitivi pentru a asigura transportul eficient al ionilor în timpul proceselor de încărcare și descărcare a bateriei. În același timp, evaluați stabilitatea materialului electrodului negativ pentru a preveni reacțiile adverse în timpul utilizării. Doar materiile prime care au fost supuse unei verificări stricte pot pune o bază solidă pentru etapele ulterioare ale procesului.
(2) Procesul de fabricație al celulelor bateriei
Fiind componenta de bază a bateriilor, celulele bateriilor sunt fabricate folosind o tehnologie avansată de producție a celulelor bateriei. Procesul de înfășurare sau de stivuire poate combina cu precizie materialele electrozilor pozitive și negative împreună pentru a forma o structură stabilă a celulei bateriei. În acest proces, sunt necesare precizie și consistență ridicate. De exemplu, controlând cu precizie tensiunea și viteza înfășurării, structura internă a fiecărei celule a bateriei este asigurată a fi uniformă și consecventă, asigurând astfel stabilitatea performanței. În același timp, procesul de stivuire necesită un control strict al grosimii și alinierii fiecărui strat de material pentru a îmbunătăți densitatea energetică și durata de viață a celulelor bateriei. Cheia acestui pas este de a asigura consistența și stabilitatea performanței celulelor bateriei, oferind componente de bază de înaltă calitate pentru etapele ulterioare ale procesului.
(3) Procesul de testare celulară
După finalizarea fabricării celulei bateriei, testarea celulelor bateriei este efectuată imediat. Prin efectuarea de teste cuprinzătoare privind performanța electrică a celulelor bateriei, cum ar fi tensiunea, capacitatea, rezistența internă și alți parametri, putem elimina celulele bateriei care îndeplinesc standardele. Această etapă este ca și selectarea soldaților, doar cele mai bune celule ale bateriei pot intra în etapa următoare. Potrivit statisticilor, după testare și screening stricte, celulele bateriei pot funcționa mai bine în producția ulterioară, îmbunătățind considerabil calitatea și fiabilitatea întregului modul de baterie. Asigurați-vă că fiecare celulă de baterie poate funcționa bine în producția ulterioară, oferind o bază fiabilă pentru asamblarea modulelor.
(4) Procesul de asamblare a modulelor
În etapa de asamblare a modulelor, echipamentele de asamblare extrem de automatizate joacă un rol important. Celulele bateriei sunt asamblate în module într-o manieră ordonată, parcurgând pași precum aranjarea celulelor, legarea firelor și adăugarea materialului de izolație. Echipamentele automatizate pot asigura acuratețea și viteza de asamblare a fiecărui modul, îmbunătățind eficiența producției. De exemplu, în procesul de aranjare a celulelor bateriei, poziționarea mecanică precisă asigură o distanță uniformă între celule, ceea ce este benefic pentru disiparea căldurii și îmbunătățirea performanței. Sudarea firelor de legătură necesită echipamente de sudură de înaltă precizie pentru a asigura o conexiune fermă și fiabilă, pentru a reduce rezistența și pentru a îmbunătăți eficiența transmiterii energiei. Adăugarea de materiale izolatoare poate preveni eficient scurgerile și scurtcircuitele și poate îmbunătăți siguranța modulelor bateriei.
(5) Tehnologia de potrivire celulară
Pentru a îmbunătăți performanța generală, linia de producție PACK pentru modulul de baterie cu carcasă pătrată adoptă tehnologia de potrivire a celulelor. Prin potrivirea exactă a performanței celulelor bateriei, este asigurată consistența fiecărui modul în timpul procesului de încărcare și descărcare. Este ca și cum ai forma o trupă excelentă, în care fiecare instrument trebuie să fie coordonat și consecvent pentru a cânta muzică frumoasă. De exemplu, potrivirea bazată pe parametri precum capacitatea celulei și rezistența internă permite celulelor din fiecare modul să funcționeze sincron în timpul încărcării și descărcării, reducând pierderile de energie și îmbunătățind performanța generală și durata de viață a componentelor bateriei.
(6) Pașii de ambalare și inspecție a calității
După finalizarea asamblarii modulului, produsul intră în etapa de ambalare. În același timp, se efectuează o inspecție cuprinzătoare a calității asupra componentelor bateriei pentru a se asigura că produsele îndeplinesc standardele de calitate. În timpul procesului de ambalare, materiale de ambalare ecologice și robuste sunt utilizate pentru a proteja produsul de deteriorarea în timpul transportului și depozitării, respectând în același timp cerințele de mediu. Procesul de inspecție a calității efectuează o inspecție cuprinzătoare a aspectului și funcționalității produsului, inclusiv verificarea zgârieturilor pe carcasa exterioară, a conexiunilor sigure și a conformității cu standardele de performanță. Pentru a vă asigura că utilizatorii primesc produse de înaltă calitate și fiabile pentru baterii.
(7) Procesul de testare a produsului finit
Testarea produsului final este efectuată pe linia de producție, care testează în mod cuprinzător performanța electrică, siguranța și alte aspecte ale PACK-ului modulului de baterie general. Acest pas este ca testarea finală a produsului, asigurând nivelul de calitate înainte de a părăsi fabrica și satisface nevoile pieței și ale clienților. De exemplu, efectuarea de teste de performanță electrică pentru a verifica dacă capacitatea, tensiunea, rezistența internă și alți parametri ai modulului bateriei îndeplinesc cerințele de proiectare; Efectuați teste de siguranță, inclusiv performanța la supraîncărcare, supradescărcare, scurtcircuit, temperatură ridicată și alte condiții. Doar produsele care au trecut aceste teste riguroase pot intra pe piață și pot oferi suport de încredere pentru utilizatori.
4. Carcasă de proiectare a modulului bateriei cu carcasă pătrată
(1) Proiectarea modulului de baterie SAIC-GM Ultium
1. Introducere în caracteristicile a trei tipuri de module
Designul modulului de baterie Ultium al SAIC GM are caracteristici unice. Este alcătuit dintr-o baterie moale și două celule pătrate de înveliș de grosimi diferite pentru a forma fundația celulei bateriei, ceea ce face modulul compatibil în ceea ce privește dimensiunea totală. Fie în diferite modele de vehicule electrice, fie în diferite scenarii de utilizare, acesta poate fi aplicat în mod flexibil.
Toate cele trei module adoptă metoda de răcire integrată cu modul, care integrează placa răcită cu apă în partea de jos. Acest design poate reduce în mod eficient temperatura bateriei, poate îmbunătăți performanța și durata de viață a bateriei. Conform datelor relevante, modulele bateriei care utilizează modul de răcire integrat pot reduce temperatura bateriei cu mai mult de 10% în comparație cu metodele tradiționale de răcire.
Modulul carcasă pătrată adoptă o metodă de ieșire cu două terminale, în timp ce modulul soft pack adoptă o metodă de ieșire cu un singur terminal. Acest design face Pack compatibil cu două conexiuni diferite de bare colectoare de înaltă tensiune, iar designul general este simplificat datorită absenței liniilor de eșantionare și de comunicație de joasă tensiune. Acest lucru nu numai că reduce costurile de producție, ci și îmbunătățește eficiența producției.
2. Afișaj de design al modulului carcasă pătrată
SAIC General Motors a demonstrat în mod clar bateria cu carcasă pătrată a Ultium, care este împărțită în principal în două grosimi diferite de baterii (cu aceeași înălțime și lățime). În proiectarea supapei de descărcare pentru celulele bateriei, două tipuri de baterii au suferit tratamente diferite. Acest design poate îmbunătăți în mod eficient siguranța bateriilor și poate preveni exploziile în caz de supraîncărcare, supradescărcare, scurtcircuite și alte situații.
În ceea ce privește protecția termică, se iau în principal următoarele măsuri: materiale izolatoare sunt utilizate pentru a proteja distanța dintre fiecare celulă a bateriei, iar foile de mica sunt folosite pentru a bloca supapa de limitare a presiunii de deasupra celulei bateriei. Acest lucru asigură siguranța bateriei chiar dacă capacul superior al modulului bateriei este din plastic. Între timp, răcirea integrată poate ajuta, de asemenea, la îmbunătățirea disipării căldurii a celulelor bateriei în timpul stărilor normale și termice, poate reduce temperatura bateriei și poate îmbunătăți performanța și durata de viață a bateriei.
Nu există un design de interfață de joasă tensiune văzut în acest modul, iar partea proeminentă poate fi PCBA-ul CMU fără fir introdus. Această parte este alimentată și eșantionată prin FPC și conectată mai întâi. Acest design nu numai că îmbunătățește integrarea modulelor de baterie, dar reduce și costurile de producție.
3. Explicația designului modulului pachetului soft
Designul modulului soft pack nu a fost punctul central al designului lansat în China, așa că un singur modul a fost afișat fără disecție. Modulul soft pack și modulul carcasă pătrată au aceeași dimensiune și punct de instalare și au fost tratate cu aceeași ieșire terminală pe interfața de ieșire magistrală a modulului. Datorită spațiului din direcția Z a modulului, aici nu există nicio structură proeminentă vizibilă a CMU-ului wireless.
Designul modulului soft pack prezintă animația celulelor bateriei și designul, care este de fapt destul de similar cu conceptul de compatibilitate dintre pachetul soft MEB și designul carcasei pătrate ale Volkswagen. Datorită modulului său de pachet moale, General Motors a aranjat două concepte de stivuire cu direcții diferite, concepute cu înălțimi și capacități diferite, oferind utilizatorilor mai multe opțiuni.
(2) Designul bateriei Tesla LFP versiunea Model 3
1. Descrierea dimensiunii designului compatibilității modulului
Modulul de baterie Tesla LFP Model 3 adoptă un design compatibil, cu două configurații diferite de 25 de celule și 28 de celule, însumând 106 celule, realizate în două specificații de modul pentru a fi compatibil cu designul original al modulului ternar. Acest design poate reduce eficient costurile de producție și poate îmbunătăți eficiența producției.
Conform datelor relevante, modulele de baterie cu acest design compatibil pot reduce costurile de producție cu mai mult de 20% în comparație cu modelele tradiționale. În același timp, acest design poate îmbunătăți și performanța și durata de viață a bateriei, îndeplinind cerințele utilizatorilor pentru gama de vehicule electrice.
2. Introducere în placa de răcire cu apă și proiectarea structurii de instalare
Placa răcită cu apă este integrată în partea inferioară a modulului și are o structură externă completă care se potrivește cu această placă răcită cu apă. Pe de o parte, oferă modulului o rezistență mecanică suficientă și, pe de altă parte, are și o distanță suficientă de izolație. Funcția principală a plăcilor răcite cu apă pe LFP este încălzirea la temperatură scăzută, iar în versiunile ulterioare NCM, trebuie abordată problema disipării căldurii.
Provocarea majoră în proiectarea celulelor bateriei cu grosimea de 82 mm este cum să obțineți o încărcare super rapidă de 250 kW. În acest design, datorită înălțimii celulelor bateriei cu carcasă pătrată și plăcilor de eșantionare și izolație corespunzătoare ale modulului, Tesla a ajustat aspectul plăcii de eșantionare CMU. Nu se află în modulul original, ci în modul de extensie a plăcii de circuite flexibile. Aici se folosește doar partea tăiată.
3. Explicația ajustării aspectului eșantionului de eșantionare CMU
Datorită înălțimii celulelor bateriei cu carcasă pătrată și plăcilor de eșantionare și izolație corespunzătoare ale modulului, Tesla a ajustat aspectul plăcii de eșantionare CMU și a adoptat un mod flexibil de extensie a plăcii de circuit. Acest design poate reduce eficient costurile de producție și poate îmbunătăți eficiența producției.
Conform datelor relevante, aspectul plăcilor de eșantionare CMU folosind modul de extensie flexibil al plăcilor de circuite poate reduce costurile de producție cu mai mult de 15% în comparație cu modelele tradiționale. În același timp, acest design poate îmbunătăți, de asemenea, integrarea modulelor bateriei, poate reduce greutatea modulelor bateriei și poate crește autonomia vehiculelor electrice.
5. Tendința de dezvoltare a tehnologiei modulului bateriei cu carcasă pătrată
(1) Caracteristicile liniei de producție automatizate
1. Productie eficienta
Odată cu progresul continuu al tehnologiei, rolul liniilor de producție automatizate în producția de module de baterii cu carcasă pătrată a devenit din ce în ce mai proeminent. După introducerea roboților și a echipamentelor de automatizare, eficiența producției a fost mult îmbunătățită. De exemplu, în procesul de asamblare a modulelor celulelor bateriei, echipamentele automatizate pot finaliza operațiuni complexe la o viteză extrem de rapidă, scurtând foarte mult ciclul de producție. Conform statisticilor, în comparație cu operațiunile manuale tradiționale, liniile de producție automatizate pot finaliza de mai multe ori sau chiar de zeci de ori volumul de lucru în același timp, satisfacând cererea tot mai mare de module de baterii de pe piață. Acest lucru nu numai că îmbunătățește capacitatea de producție a întreprinderii, ci și se adaptează mai bine la mediul de piață în schimbare rapidă.
2. Reduceți costurile cu forța de muncă
Aplicarea liniilor de producție automatizate reduce dependența de un număr mare de lucrători, reducând astfel costurile forței de muncă. În modul tradițional de producție, este necesar un număr mare de muncitori pentru muncă repetitivă, ceea ce nu numai că are ca rezultat costuri ridicate cu forța de muncă, ci și îngreunează asigurarea eficienței și calității producției. Liniile de producție automate pot realiza producție fără personal sau mai puțin personal, necesitând doar un număr mic de personal tehnic pentru monitorizare și întreținere. În același timp, funcționarea liniilor de producție automatizate este mai stabilă, reducând fluctuațiile de producție și erorile cauzate de factorii umani, îmbunătățind în continuare eficiența producției și calitatea produsului.
3. Îmbunătățiți stabilitatea calității produsului
Funcționarea mecanică precisă și controlul strict al calității sunt esențiale pentru a asigura consistența și acuratețea produsului în liniile de producție automatizate. Echipamentele automate pot finaliza fiecare proces de producție cu acțiuni de înaltă precizie, asigurând acuratețea asamblarii și calitatea modulelor celulelor bateriei. De exemplu, în procesul de sudare de conectare a firelor, echipamentele automate de sudare pot asigura fermitatea și fiabilitatea punctelor de sudură, pot reduce rezistența și pot îmbunătăți eficiența transmiterii energiei electrice. În plus, liniile de producție automatizate pot monitoriza și urmări datele în timp real în timpul procesului de producție. Odată ce problemele sunt descoperite, acestea pot fi ajustate și procesate în timp util. Acest lucru ajută la detectarea și rezolvarea problemelor în timp util, îmbunătățind stabilitatea calității produsului.
4. Îmbunătățirea securității
Procesul de asamblare a modulelor bateriei cu carcasă pătrată implică materiale de înaltă tensiune și densitate energetică ridicată, iar operarea manuală poate prezenta riscuri de siguranță. Liniile de producție automatizate reduc riscurile operaționale și îmbunătățesc siguranța producției prin adoptarea de măsuri de protecție a siguranței și sisteme de control inteligente. De exemplu, în procesul de testare a modulelor bateriei, echipamentele automate de testare pot testa în mod cuprinzător performanța electrică și siguranța bateriei, asigurându-se că produsul îndeplinește standardele de siguranță. În același timp, sistemele de control inteligente pot monitoriza pericolele de siguranță din procesul de producție în timp real. Odată detectate situații anormale, se pot lua măsuri în timp util pentru a asigura siguranța personalului de producție.
5. Flexibilitate crescută
Designul modular permite liniei de producție automatizate să aibă o flexibilitate puternică și să poată fi ajustată în funcție de diferite cerințe ale produsului și modificări ale procesului. De exemplu, atunci când cererea pieței se modifică, întreprinderile pot produce rapid produse care satisfac cererea pieței prin ajustarea combinației de module a liniilor de producție automate. Această flexibilitate permite liniei de producție să se adapteze la schimbările pieței și să răspundă nevoilor diverse de producție. În același timp, designul modular facilitează și întreținerea și modernizarea liniilor de producție, reducând costurile de operare ale întreprinderilor.
6. Protecția mediului și conservarea energiei
Liniile de producție automate ajută la obținerea protecției mediului și conservarea energiei prin optimizarea proceselor de producție și reducerea risipei inutile de energie. De exemplu, în procesul de producție, echipamentele automatizate pot ajusta în mod rezonabil consumul de energie în funcție de nevoile reale, evitând risipa de energie. În plus, liniile de producție automatizate pot reduce, de asemenea, deșeurile și emisiile de poluanți în timpul procesului de producție, ceea ce este în conformitate cu tendința de dezvoltare a producției ecologice. Acest lucru este benefic nu numai pentru protejarea mediului, ci și pentru stabilirea unei bune imagini sociale pentru întreprinderi și pentru creșterea competitivității acestora.
(2) Perspectiva procesului de stivuire pătrată
1. Analiza comparativă a proceselor de laminare și bobinare
Procesul de înfășurare a dominat de mult timp în domeniul bateriilor de putere, în principal datorită eficienței sale ridicate de producție și a costului redus. Din perspectiva istoriei dezvoltării, tehnologia de bobinare a fost aplicată încă de la bateriile de consum și a trecut prin procesul de dezvoltare de la mașini de bobinat manuale, mașini de bobinat semi-automate la mașini de bobinat complet automate, îmbunătățind considerabil eficiența producției. În procesul de dezvoltare de la bateriile de consum la bateriile de alimentare, tehnologia de bobinare a urmat și ea exemplul și este utilizată pe scară largă în bateriile pătrate și cilindrice. În prezent, capacitatea totală instalată a bateriilor de putere pătrată pentru vehiculele cu energie nouă în China este de aproximativ 42,25 GWh, reprezentând 74,1% din capacitatea totală instalată, majoritatea utilizând tehnologia de bobinare. În schimb, procesul de laminare se aplică în prezent în principal în domeniul bateriilor soft pack cu o cotă de piață mai mică. Procesul de laminare are dezavantaje evidente, cum ar fi eficiența scăzută a producției, complexitatea ridicată a procesului, controlul dificil al calității, amprenta mare a echipamentului și raportul mare de investiții pe watt oră. În prezent, eficiența industriei autohtone a mașinilor de laminat este în general de 1-1.2 secunde per bucată pe o singură stație. Numai atunci când eficiența este îmbunătățită la aproximativ 0,2 secunde pe bucată, procesul de laminare poate fi comparabil ca cost cu procesul de bobinare.
2. Dimensiunea mai mare a bateriei și avantajele stivuirii
Odată cu dezvoltarea vehiculelor electrice, companiile încep să dezvolte șasiu, module de baterie și dimensiuni de celule pentru vehicule electrice. Platforma MEB a Volkswagen este un exemplu tipic, în care dimensiunile modulelor și celulelor bateriilor sale sunt în creștere. Industria consideră în general că modulele mari și bateriile mari sunt tendința de dezvoltare a bateriilor de putere viitoare. Pe măsură ce bateriile devin mai lungi, procesul de înfășurare va deveni din ce în ce mai dificil de realizat. Procesul de laminat are avantaje semnificative în performanță. În aceleași condiții, procesul de laminat poate crește densitatea energiei bateriei cu 5%, durata de viață a ciclului cu 10% și costul cu 5%. De exemplu, Yang Hongxin, directorul general al Honeycomb Energy, a introdus că densitatea energetică a bateriilor produse prin tehnologia laminată este mai mare, ceea ce poate satisface cererea vehiculelor electrice pentru autonomie; Ciclu de viață mai lung, reducând costurile de utilizare ale utilizatorului; Costurile mai mici au îmbunătățit competitivitatea întreprinderilor.
3. Revoluție în echipamente pentru producția de proces laminat
Honeycomb Energy a făcut progrese semnificative în dezvoltarea echipamentelor de producție laminate. În prezent, dezvoltarea și introducerea unei mașini de laminare cu rotație de 45 de grade de mare viteză au fost finalizate, cu o eficiență de laminare cu o singură stație de până la 0,6 secunde pe foaie. Totodată, fagure a finalizat verificarea vitezei unei singure stații de 0.45s/buc și dezvoltarea și fabricarea prototipurilor. Este de așteptat ca un echipament de laminare cu o singură stație cu o viteză de 0.25s/buc să poată fi dezvoltat până în 2{{10}}23. Până în 2023, procesul de laminare cu viteză ultra mare de 0,25 secunde va rezolva în mod eficient problema eficienței procesului de laminare și este de așteptat să depășească eficiența procesului de bobinare. De exemplu, linia de producție în prima fază a Honeycomb Energy la fabrica Jintan din Changzhou a fost modernizată la o eficiență de producție cu o singură stație de 0,6 secunde pe bucată, iar capacitatea de producție va ajunge la 4GWh în 2021; A doua fază poate realiza o stivuire de mare viteză în 0,45 secunde, cu o capacitate de producție de 8 GWh până în 2022. În plus, echipamentul de producție cu tehnologie de laminare de mare viteză de 0,6-secunde al Honeycomb Energy este produs în cooperare cu companii străine. furnizorii de echipamente, în timp ce echipamentul de 0.45-secundă este proiectat independent de Honeycomb Energy. Au fost solicitate peste 10 brevete conexe și va fi dezvoltat în comun cu doi furnizori de echipamente în viitor.
6. Dificultăți în proiectarea și procesul modulelor bateriei cu carcasă pătrată
(1) Dificultăți ale bateriei Nezha Tiangong
1. Analiza dificultăților de proiectare structurală
Bateria Tiangong se confruntă cu multe dificultăți de proiectare structurală în procesul de integrare fără module. La proiectarea bateriilor cu carcasă pătrată CTC, protecția generală sub evadarea termică este o provocare cheie. O celulă de baterie ternară cu o densitate de energie de 246Wh/kg are o energie enormă, iar o celulă de baterie apropiată de 1kWh eliberează căldură intensă. Pentru a rezolva această problemă, Tiangong Battery a luat o serie de măsuri. În primul rând, o singură bucată de foaie de izolație este utilizată pentru a proteja capacul superior al materialului compozit, pentru a preveni deteriorarea gravă a acumulatorului cauzată de căldură în timpul evadării termice. Totodata, pentru proiectarea tavii cu margini joase, se foloseste special un capac din material compozit. Pe de o parte, poate îmbunătăți în mod eficient capacitatea de acoperire a marginilor și, pe de altă parte, este necesar să se asigure că materialul de izolație poate proteja capacul de deteriorare în timpul evadării termice.
În plus, designul modulului în format grilă al bateriei Tiangong a adus și provocări designului structural. Acest design trebuie să umple material de izolare termică aerogel cu conductivitate termică scăzută de grad spațial între miezurile electrice și, în același timp, trebuie să obțină o izolație termică de peste 1000 de grade, ignifugă UL94 V0, industrial militar protecție electrică cu izolație electrică de 800 V proiectare de siguranță pentru redundanță, proiectare de redundanță pentru scurtcircuit de eșantionare, siguranță pentru redundanță pentru modul și scurtcircuit design, precum și protecția structurală de tip compartiment a cadrului ușor de aluminiu de înaltă rezistență, siguranța structurii de expansiune de peste 2000N și modul mare personalizat extrem de integrat. Aceste cerințe impun cerințe extrem de mari asupra selecției materialelor și preciziei proceselor.
2. Explorarea dificultăților în sistemul de management al bateriei
După ce s-a alăturat managementului cloud, sistemul de management al bateriei de la Tiangong Battery se confruntă cu dificultăți, cum ar fi estimarea algoritmului SOH bazat pe cloud, bazat pe o cantitate mare de extracție de date. Managementul cloud necesită o cantitate mare de colectare a datelor și încărcare de mare viteză pe platformele de server, ceea ce ridică provocări pentru stabilitatea și securitatea transmiterii datelor. În același timp, modul de a extrage cu precizie informații utile din date masive și de a efectua estimarea algoritmului SOH bazat pe cloud pentru a obține o gestionare mai bună a bateriilor este, de asemenea, o provocare tehnică.
În sistemul vehiculului, algoritmul BMS trebuie să ofere o stare de funcționare a bateriei mai de bază, combinată cu controlere de domeniu și algoritmi bazați pe cloud pentru a gestiona bateria. Acest lucru necesită o colaborare eficientă și precisă între diferiți algoritmi pentru a evita conflictele sau judecățile greșite. În plus, odată cu acumularea continuă de date ale bateriei, modul de stocare, gestionare și analiză eficientă a datelor pentru a optimiza continuu sistemul de gestionare a bateriei este, de asemenea, o provocare pe termen lung.
(2) Dificultăți în sudarea cu laser a modulului de acumulator cu carcasă pătrată de stocare a energiei
1. Explicația dificultăților de sudare pentru bara de colectare a modulului PACK de baterii cu carcasă pătrată
Există mai multe dificultăți în sudarea barei colectoare a modulului PACK de baterii cu carcasă pătrată de stocare a energiei. În primul rând, materialele subțiri sunt o problemă importantă, deoarece lipirea virtuală este predispusă să apară atunci când mai multe piese sunt stivuite și sudate, rezultând o rezistență insuficientă și o conductivitate slabă. Acest lucru se datorează faptului că materialele subțiri au un transfer inegal de căldură în timpul procesului de sudare, ceea ce poate duce cu ușurință la sudare instabilă. În plus, lățimea insuficientă a conexiunii cusăturii de sudură poate duce, de asemenea, la o rezistență insuficientă, afectând performanța generală a modulului bateriei.
Aceste dificultăți reprezintă o amenințare la adresa siguranței și fiabilității bateriilor de stocare a energiei. Dacă calitatea sudurii nu respectă standardele, pot apărea probleme precum curent instabil, încălzire excesivă și chiar accidente de siguranță în timpul utilizării bateriei.
2. Soluții propuse
Au fost propuse o serie de soluții pentru a aborda aceste dificultăți. În primul rând, controlul planeității materialelor primite este crucial. Prin inspecție și verificare strictă a calității, asigurați-vă că planeitatea materialelor de sudură îndeplinește cerințele și reduceți problemele virtuale de sudură cauzate de materialele neuniforme. În al doilea rând, proiectați dispozitive de fixare cu performanțe excelente și controlați distanța de prindere. Designul dispozitivului trebuie să poată fixa cu precizie materialul de sudură, să asigure stabilitatea în timpul procesului de sudare și să evite golurile excesive sau inegale care pot afecta calitatea sudurii.
Utilizarea laserelor cu fibre cu miez mic și sudarea swing sunt, de asemenea, soluții eficiente. Laserele cu fibre cu miez mic pot oferi o densitate de energie mai mare, făcând sudarea mai precisă. Sudarea oscilantă poate extinde lățimea îmbinării de sudură și poate îmbunătăți rezistența sudurii. Prin aplicarea cuprinzătoare a acestor soluții, calitatea sudării barei colectoare a modulului PACK de acumulator cu carcasă pătrată de stocare a energiei poate fi îmbunătățită în mod eficient, sporind siguranța și fiabilitatea bateriei.