1. Přehled čtyřhranných bateriových modulů
Čtvercové bateriové moduly hrají klíčovou roli v energetické oblasti a díky svým jedinečným technologickým výhodám jsou široce používány v mnoha oblastech.
(1) Seznam běžných aplikačních oblastí
V oblasti elektrických vozidel jsou čtyřhranné bateriové moduly jedním ze základních komponentů, které poskytují energii pro vozidla. Jeho vysoká hustota energie může splnit požadavky nových energetických vozidel na dojezd. Například hlavní nové značky energetických vozidel na trhu, jako jsou DJI a Yihang, většinou používají jako zdroj energie lithiové baterie s dosahem více než 30 minut, čímž splňují potřeby uživatelů při střelbě. Bateriové moduly se čtvercovým pláštěm se zároveň vyznačují dlouhou životností, vysokou bezpečností a dobrou adaptabilitou vůči životnímu prostředí, což může splnit potřeby nových energetických vozidel z hlediska výkonu, bezpečnosti a hospodárnosti.
V oblasti zařízení pro skladování energie se bateriové moduly se čtvercovou skořepinou používají hlavně k budování rozsáhlých systémů skladování energie pro vyrovnání nabídky a poptávky sítě, zlepšení stability a spolehlivosti sítě. Tyto systémy akumulace energie mohou ukládat elektrickou energii během období nízkého zatížení rozvodné sítě a uvolňovat ji během špiček, čímž účinně zmírňují rozdíl ve špičkách v rozvodné síti a zlepšují hospodárnost a efektivitu provozu rozvodné sítě. Kromě toho jsou bateriové moduly se čtvercovým pláštěm široce používány v řešeních skladování energie z obnovitelných zdrojů, jako jsou systémy skladování energie pro solární a větrné elektrárny, aby se zajistila stabilní dodávka a efektivní využití obnovitelné energie.
V oblasti dronů jsou baterie jednou ze základních součástí dronů a bateriové moduly se čtvercovým pláštěm poskytují výkonnou podporu energie pro drony díky jejich vysoké hustotě energie, nízké hmotnosti a dlouhé životnosti. Například v Číně trh s drony v posledních několika letech vykazoval rychlý růstový trend a prokázal obrovský potenciál v mnoha oblastech, jako je letecká fotografie, zemědělství, lesnictví, elektřina a logistika.
V oblasti letectví a kosmonautiky byly moduly čtyřhranných baterií široce používány kvůli jejich vysoké spolehlivosti a bezpečnostním výhodám. Při návrhu a výrobě bateriových modulů se čtvercovým pláštěm je kladen důraz na zlepšení spolehlivosti a stability produktu. Použitím vysoce kvalitních materiálů, pokročilých procesů a přísných systémů kontroly kvality zajišťuje bateriový modul stabilní výkon za různých pracovních podmínek.
2. Klíčové body návrhu modulu baterie se čtvercovým pláštěm
(1) Výhody vysoké hustoty energie
Tvar článku čtyřhranného bateriového modulu je čtvercový, což mu umožňuje uložit více elektrické energie při stejném objemu a hmotnosti. Tato konstrukce plně využívá vnitřní prostor bateriového bloku a zlepšuje efektivitu využití prostoru. Vezmeme-li jako příklad elektrická vozidla, moduly čtvercových skořepinových baterií s vysokou energetickou hustotou mohou výrazně zlepšit dojezd vozidla a vyhovět potřebám uživatelů při cestování na dlouhé vzdálenosti. V oblasti zařízení pro uchovávání energie je vysoká hustota energie stejně zásadní, protože dokáže uložit více elektrické energie v omezeném prostoru, aby byla uspokojena poptávka po velkokapacitním skladování energie. Podle statistik mohou zařízení pro ukládání energie využívající bateriové moduly se čtvercovým pláštěm zvýšit hustotu energie o více než 20 % ve srovnání s tradičními bateriemi.
(2) Charakteristiky vysokého využití prostoru
Ve srovnání s tradičními válcovými bateriemi může být čtvercový design bateriových modulů se čtvercovým pláštěm uspořádán těsněji k sobě. To nejen omezuje plýtvání prostorem, ale také umožňuje, aby bateriová sada unesla více baterií v omezeném objemu, čímž se zlepšuje celková hustota energie. V prostorově omezených aplikačních scénářích, jako jsou elektrická vozidla, je vysoké využití prostoru obzvláště důležité. Například u některých kompaktních elektrických vozidel s omezeným prostorem může vysoké využití prostoru čtyřhranného bateriového modulu poskytnout vozidlu větší kapacitu baterie, čímž se zvýší dojezd.
(3) Záruka vysoké bezpečnosti
Bateriové moduly se čtvercovým pláštěm obvykle používají jako vnější plášť vysoce pevné materiály, jako je hliník, který má vysokou pevnost a houževnatost. Tato konstrukce může účinně zabránit zkratům baterie, úniku a dalším problémům a zlepšit bezpečnost baterie. Kromě toho bateriový modul se čtvercovým pláštěm také využívá pokročilé technologie, jako je technologie laserového těsnění, která zlepšuje utěsnění baterie a dále zajišťuje bezpečnost baterie. Například některé bateriové moduly se čtvercovou skořepinou si po přísných bezpečnostních testech dokážou udržet stabilní výkon za extrémních podmínek, jako je vysoká teplota, vysoké napětí, kolize atd., a baterie neexploduje, nevzplane ani v jiných nebezpečných situacích.
(4) Vysoká spolehlivost
V procesu návrhu a výroby se bateriové moduly se čtvercovým pláštěm zaměřují na zlepšení spolehlivosti a stability produktu. Použitím vysoce kvalitních materiálů, pokročilých procesů a přísných systémů kontroly kvality zajišťuje bateriový modul stabilní výkon za různých pracovních podmínek. Například v leteckém průmyslu jsou požadavky na spolehlivost baterií extrémně vysoké. Čtvercové bateriové moduly se svou vysokou spolehlivostí mohou pracovat stabilně v drsném prostředí a poskytovat spolehlivou podporu napájení pro letadla.
(5) Vysoce přizpůsobitelné
Díky čtvercovému designu je modul baterie se čtvercovým pláštěm vysoce přizpůsobitelný. Díky větší svobodě čtvercového designu jej lze přizpůsobit podle různých aplikačních scénářů a požadavků. Například bateriové moduly, které splňují specifické požadavky, jako je model vozidla, kapacita baterie a rychlost nabíjení, lze přizpůsobit. Tato flexibilita umožňuje modulu baterie se čtvercovým pláštěm lépe se přizpůsobit poptávce trhu a vyhovět individuálním potřebám různých zákazníků.
(6) Ochrana životního prostředí a udržitelnost
Při výrobě a používání moduly čtyřhranných baterií dbají na ochranu životního prostředí a udržitelnost. Mnoho výrobních podniků používá ve svém výrobním procesu materiály bez znečištění a šetrné k životnímu prostředí a dbají na úsporu energie a snižování emisí. Kromě toho má bateriový modul se čtvercovým pláštěm také vysokou životnost a recyklační hodnotu, což pomáhá snižovat spotřebu zdrojů a znečištění životního prostředí. Podle statistik může životnost čtyřhranných bateriových modulů dosáhnout tisíckrát, což je vyšší než u tradičních baterií. Mezitím lze recyklovaný bateriový modul se čtvercovou skořepinou znovu použít, čímž se dále sníží jeho dopad na životní prostředí.
3. Úvod do procesu čtyřhranného bateriového modulu
(1) Fáze přípravy materiálu
Proces výroby čtyřhranných bateriových modulů PACK začíná fází přípravy materiálu, která je klíčová. Suroviny pro součásti baterií, jako jsou materiály kladných elektrod, materiály záporných elektrod a elektrolyty, jsou jako základní kámen budovy a jejich kvalita přímo určuje výkon konečného produktu. V této fázi je kontrola kvality obzvláště důležitá a výrobci musí zavést přísný systém kontroly kvality, aby zajistili, že každá surovina splňuje vysoké standardy požadavků na kvalitu. Například se provádí přísné testování čistoty materiálů kladných elektrod, aby se zajistil účinný transport iontů během procesů nabíjení a vybíjení baterie. Současně vyhodnoťte stabilitu materiálu negativní elektrody, abyste předešli nežádoucím reakcím během používání. Pouze suroviny, které prošly přísným tříděním, mohou položit pevný základ pro následující procesní kroky.
(2) Výrobní proces bateriových článků
Jako základní součást baterií jsou bateriové články vyráběny pomocí pokročilé technologie výroby bateriových článků. Proces navíjení nebo stohování může přesně kombinovat materiály kladných a záporných elektrod dohromady, aby vytvořily stabilní strukturu bateriových článků. V tomto procesu je vyžadována vysoká přesnost a důslednost. Například přesným řízením napětí a rychlosti navíjení je zajištěno, že vnitřní struktura každého článku baterie je jednotná a konzistentní, čímž je zajištěna stabilita výkonu. Současně proces stohování vyžaduje přísnou kontrolu tloušťky a zarovnání každé vrstvy materiálu, aby se zlepšila hustota energie a životnost článků baterie. Klíčem k tomuto kroku je zajistit konzistenci a výkonnostní stabilitu bateriových článků a poskytnout vysoce kvalitní základní komponenty pro následné procesní kroky.
(3) Proces testování buněk
Po dokončení výroby bateriového článku se okamžitě provede testování bateriového článku. Provedením komplexních testů elektrického výkonu bateriových článků, jako je napětí, kapacita, vnitřní odpor a další parametry, můžeme oddělit bateriové články, které splňují normy. Tato fáze je jako výběr vojáků, do další fáze mohou vstoupit jen ty nejlepší bateriové články. Podle statistik, po přísném testování a screeningu, mohou bateriové články fungovat lépe v následné výrobě, což výrazně zlepšuje kvalitu a spolehlivost celého bateriového modulu. Zajistěte, aby každý bateriový článek mohl dobře fungovat v následné výrobě a poskytl spolehlivý základ pro montáž modulu.
(4) Proces montáže modulu
Ve fázi montáže modulů hraje důležitou roli vysoce automatizované montážní zařízení. Bateriové články jsou sestaveny do modulů uspořádaným způsobem, přičemž se dokončují kroky, jako je uspořádání článků, spojení vodičů a přidání izolačního materiálu. Automatizované zařízení může zajistit přesnost a rychlost montáže každého modulu a zlepšit efektivitu výroby. Například v procesu uspořádání bateriových článků zajišťuje přesné mechanické umístění rovnoměrné rozestupy mezi články, což je výhodné pro odvod tepla a zlepšení výkonu. Svařování spojovacích drátů vyžaduje vysoce přesné svařovací zařízení, které zajistí pevné a spolehlivé spojení, sníží odpor a zlepší účinnost přenosu energie. Přidání izolačních materiálů může účinně zabránit úniku a zkratům a zlepšit bezpečnost bateriových modulů.
(5) Technologie porovnávání buněk
Za účelem zlepšení celkového výkonu využívá výrobní linka modulů PACK se čtvercovým pouzdrem technologii přizpůsobení článků. Přesným přizpůsobením výkonu článků baterie je zajištěna konzistence každého modulu během procesu nabíjení a vybíjení. Je to jako vytvořit vynikající kapelu, kde každý nástroj potřebuje být koordinovaný a konzistentní, aby mohl hrát krásnou hudbu. Například přizpůsobení založené na parametrech, jako je kapacita článku a vnitřní odpor, umožňuje článkům v každém modulu pracovat synchronně během nabíjení a vybíjení, což snižuje energetické ztráty a zlepšuje celkový výkon a životnost součástí baterie.
(6) Kroky kontroly balení a kvality
Po dokončení montáže modulu vstupuje produkt do fáze balení. Současně je prováděna komplexní kontrola kvality součástí baterií, aby bylo zajištěno, že produkty splňují standardy kvality. Během procesu balení se používají ekologické a odolné obalové materiály, které chrání produkt před poškozením během přepravy a skladování a zároveň splňují ekologické požadavky. Proces kontroly kvality provádí komplexní kontrolu vzhledu a funkčnosti produktu, včetně kontroly škrábanců na vnějším plášti, bezpečných spojů a dodržování výkonových norem. Aby bylo zajištěno, že uživatelé obdrží vysoce kvalitní a spolehlivé bateriové produkty.
(7) Proces testování hotového výrobku
Finální testování produktu se provádí na výrobní lince, která komplexně testuje elektrický výkon, bezpečnost a další aspekty celého bateriového modulu PACK. Tento krok je jako závěrečný test produktu, který zajišťuje úroveň kvality před opuštěním továrny a uspokojuje potřeby trhu a zákazníků. Například provádění testování elektrického výkonu za účelem kontroly, zda kapacita, napětí, vnitřní odpor a další parametry bateriového modulu splňují požadavky na konstrukci; Proveďte bezpečnostní testy, včetně výkonu při přebití, nadměrném vybití, zkratu, vysoké teplotě a dalších podmínkách. Pouze produkty, které prošly těmito přísnými testy, mohou vstoupit na trh a poskytovat uživatelům spolehlivou podporu napájení.
4. Designové pouzdro čtyřhranného bateriového modulu
(1) Návrh SAIC-GM Ultium Battery Module
1. Úvod do charakteristiky tří typů modulů
Konstrukce bateriového modulu Ultium od SAIC GM má jedinečné vlastnosti. Skládá se z měkké baterie a dvou čtvercových skořepinových článků různé tloušťky, které tvoří základ bateriových článků, díky čemuž je modul kompatibilní z hlediska celkové velikosti. Ať už v různých modelech elektrických vozidel nebo v různých scénářích použití, lze jej flexibilně použít.
Všechny tři moduly využívají modul integrovaného chlazení, které integruje vodou chlazenou desku ve spodní části. Tento design může účinně snížit teplotu baterie, zlepšit výkon baterie a životnost. Podle relevantních údajů mohou bateriové moduly využívající modulově integrované chlazení snížit teplotu baterie o více než 10 % ve srovnání s tradičními metodami chlazení.
Modul čtvercového pláště využívá metodu výstupu se dvěma svorkami, zatímco modul měkkého balení využívá metodu výstupu s jednou svorkou. Díky této konstrukci je Pack kompatibilní se dvěma různými vysokonapěťovými přípojnicemi a celkový design je zjednodušen díky absenci vzorkování nízkého napětí a komunikačních linek. To nejen snižuje výrobní náklady, ale také zlepšuje efektivitu výroby.
2. Displej se čtvercovým designem modulu
Společnost SAIC General Motors jasně předvedla čtvercovou skořepinovou baterii Ultium, která je rozdělena především na dvě různé tloušťky baterií (se stejnou výškou a šířkou). V konstrukci vypouštěcího ventilu pro bateriové články prošly rozdílnou úpravou dva typy baterií. Tato konstrukce může účinně zlepšit bezpečnost baterií a zabránit explozi v případě přebití, nadměrného vybití, zkratu a dalších situací.
Pokud jde o tepelnou ochranu před únikem tepla, jsou přijímána především tato opatření: izolační materiály se používají k ochraně rozestupů mezi jednotlivými články baterie a slídové desky se používají k zablokování přetlakového ventilu nad článkem baterie. Tím je zajištěna bezpečnost baterie, i když je horní kryt bateriového modulu plastový. Mezitím může integrované chlazení také pomoci zlepšit odvod tepla bateriových článků během normálních stavů a tepelných úniků, snížit teplotu baterie a zvýšit výkon a životnost baterie.
V tomto modulu není vidět žádný návrh nízkonapěťového rozhraní a vyčnívající část může být PCBA vložené bezdrátové CMU. Tato část je napájena a vzorkována přes FPC a nejprve přemostěna. Tato konstrukce nejen zlepšuje integraci bateriových modulů, ale také snižuje výrobní náklady.
3. Vysvětlení návrhu modulu Soft Package
Návrh modulu měkkého balení nebyl zaměřen na návrh vydaný v Číně, takže byl vystaven pouze jeden modul bez pitvy. Modul soft pack a modul čtvercového pláště mají stejnou velikost a instalační bod a byly ošetřeny stejným terminálovým výstupem na sběrnicovém výstupním rozhraní modulu. Vzhledem k prostoru ve směru Z modulu zde není vidět žádná vyčnívající struktura bezdrátové CMU.
Design modulu soft pack ukazuje animaci bateriových článků a design, který je vlastně docela podobný konceptu kompatibility mezi MEB soft pack a čtvercovým designem skořepiny Volkswagenu. Díky svému modulu měkkého obalu uspořádal General Motors dva koncepty stohování s různými směry, navržené s různými výškami a kapacitami, které uživatelům poskytují více možností.
(2) Design baterie Tesla LFP verze Model 3
1. Popis velikosti návrhu kompatibility modulu
Bateriový modul Tesla LFP Model 3 má kompatibilní design se dvěma různými konfiguracemi 25 článků a 28 článků, celkem 106 článků, vyrobených do dvou specifikací modulu, aby byly kompatibilní s původním designem ternárního modulu. Tento design může účinně snížit výrobní náklady a zlepšit efektivitu výroby.
Podle relevantních údajů mohou bateriové moduly s touto kompatibilní konstrukcí snížit výrobní náklady o více než 20 % ve srovnání s tradičními konstrukcemi. Zároveň může tento design také zlepšit výkon a životnost baterie, čímž splňuje požadavky uživatelů na dojezd elektromobilů.
2. Úvod do vodní chladicí desky a konstrukce instalace
Vodou chlazená deska je integrována do spodní části modulu a má kompletní vnější strukturu, která odpovídá této vodou chlazené desce. Na jedné straně dodává modulu dostatečnou mechanickou pevnost a na druhé straně má i dostatečnou izolační vzdálenost. Hlavní funkcí vodou chlazených desek na LFP je nízkoteplotní ohřev a v následných verzích NCM je potřeba řešit otázku odvodu tepla.
Hlavní výzvou při navrhování 82 mm tlustých bateriových článků je, jak dosáhnout super rychlého nabíjení 250 kW. V tomto provedení, vzhledem k výšce čtvercových skořepinových bateriových článků a odpovídajících vzorkovacích a izolačních desek modulu, Tesla upravila rozložení vzorkovací desky CMU. Není v původní ležící části modulu, ale v režimu rozšíření flexibilní desky plošných spojů. Zde se používá pouze řezaná část.
3. Vysvětlení úpravy rozložení vzorků CMU
Vzhledem k výšce čtvercových skořepinových bateriových článků a odpovídajících vzorkovacích a izolačních desek modulu Tesla upravil rozložení vzorkovací desky CMU a přijal režim flexibilního rozšíření obvodové desky. Tento design může účinně snížit výrobní náklady a zlepšit efektivitu výroby.
Podle relevantních údajů může uspořádání vzorkovacích desek CMU pomocí flexibilního režimu rozšíření obvodové desky snížit výrobní náklady o více než 15 % ve srovnání s tradičními návrhy. Zároveň může tento design také zlepšit integraci bateriových modulů, snížit hmotnost bateriových modulů a zvýšit dojezd elektromobilů.
5. Trend vývoje technologie čtyřhranných bateriových modulů
(1) Charakteristika automatizované výrobní linky
1. Efektivní výroba
S neustálým pokrokem v technologii se role automatizovaných výrobních linek při výrobě modulů čtvercových baterií stává stále významnější. Po zavedení robotů a automatizačních zařízení se efektivita výroby výrazně zlepšila. Například v procesu montáže modulů bateriových článků může automatizovaná zařízení dokončit složité operace extrémně vysokou rychlostí, což výrazně zkrátí výrobní cyklus. Podle statistik dokážou automatizované výrobní linky ve srovnání s tradičními ručními operacemi za stejnou dobu dokončit několikanásobně nebo dokonce desetinásobně větší pracovní zátěž, čímž uspokojí rostoucí poptávku po bateriových modulech na trhu. To nejen zlepšuje výrobní kapacitu podniku, ale také se lépe přizpůsobuje rychle se měnícímu tržnímu prostředí.
2. Snížit náklady na pracovní sílu
Použití automatizovaných výrobních linek snižuje závislost na velkém počtu pracovníků, a tím snižuje mzdové náklady. V tradičním výrobním režimu je potřeba velký počet pracovníků pro opakující se práci, což má za následek nejen vysoké mzdové náklady, ale také znesnadňuje zajištění efektivity a kvality výroby. Automatizované výrobní linky mohou dosáhnout bezobslužné nebo méně obsluhované výroby, vyžadující pouze malý počet technického personálu pro monitorování a údržbu. Provoz automatizovaných výrobních linek je zároveň stabilnější, snižuje kolísání výroby a chyby způsobené lidským faktorem, dále zlepšuje efektivitu výroby a kvalitu výrobků.
3. Zlepšete stabilitu kvality produktu
Přesný mechanický provoz a přísná kontrola kvality jsou klíčem k zajištění konzistence a přesnosti produktu v automatizovaných výrobních linkách. Automatizované zařízení může dokončit každý výrobní proces vysoce přesnými akcemi, které zajistí přesnost montáže a kvalitu modulů bateriových článků. Například při svařovacím procesu spojování drátů může automatizované svařovací zařízení zajistit pevnost a spolehlivost svařovacích bodů, snížit odpor a zlepšit účinnost přenosu elektrické energie. Kromě toho mohou automatizované výrobní linky také monitorovat a sledovat data v reálném čase během výrobního procesu. Jakmile jsou problémy objeveny, mohou být upraveny a zpracovány včas. To pomáhá včas odhalit a řešit problémy a zlepšit stabilitu kvality produktu.
4. Vylepšení zabezpečení
Proces montáže čtyřhranných bateriových modulů zahrnuje materiály s vysokým napětím a vysokou hustotou energie a ruční ovládání může představovat bezpečnostní rizika. Automatizované výrobní linky snižují provozní rizika a zvyšují bezpečnost výroby přijetím bezpečnostních ochranných opatření a inteligentních řídicích systémů. Například v procesu testování bateriových modulů může automatizované testovací zařízení komplexně testovat elektrický výkon a bezpečnost baterie a zajistit, že produkt splňuje bezpečnostní normy. Inteligentní řídicí systémy zároveň dokážou v reálném čase monitorovat bezpečnostní rizika ve výrobním procesu. Jakmile jsou zjištěny abnormální situace, mohou být přijata včasná opatření k zajištění bezpečnosti výrobního personálu.
5. Zvýšená flexibilita
Modulární konstrukce umožňuje automatizované výrobní lince mít vysokou flexibilitu a lze ji upravit podle různých požadavků na produkty a procesních změn. Když se například změní poptávka na trhu, podniky mohou rychle vyrábět produkty, které splňují požadavky trhu, úpravou kombinace modulů automatizovaných výrobních linek. Tato flexibilita umožňuje výrobní lince přizpůsobit se změnám na trhu a vyhovět různým výrobním potřebám. Modulární konstrukce zároveň usnadňuje údržbu a modernizaci výrobních linek a snižuje provozní náklady podniků.
6. Ochrana životního prostředí a úspora energie
Automatizované výrobní linky pomáhají dosáhnout ochrany životního prostředí a úspory energie tím, že optimalizují výrobní procesy a snižují zbytečné plýtvání energií. Například ve výrobním procesu může automatizovaná zařízení přiměřeně upravit spotřebu energie podle skutečných potřeb, čímž se zabrání plýtvání energií. Kromě toho mohou automatizované výrobní linky také snižovat odpad a emise škodlivin během výrobního procesu, což je v souladu s vývojovým trendem zelené výroby. To je přínosné nejen pro ochranu životního prostředí, ale také pro vytvoření dobrého sociálního obrazu podniků a zvýšení jejich konkurenceschopnosti.
(2) Vyhlídka na proces čtvercového stohování
1. Srovnávací analýza procesů laminace a navíjení
Proces navíjení dlouhodobě dominuje v oblasti napájecích baterií, a to především díky vysoké efektivitě výroby a nízké ceně. Z pohledu historie vývoje se technologie navíjení používá již od spotřebních baterií a prošla procesem vývoje od ručních navíječek, poloautomatických navíječek až po plně automatické navíječky, což výrazně zlepšilo efektivitu výroby. V procesu vývoje od spotřebních baterií k napájecím bateriím následovala také technologie vinutí, která je široce používána ve čtvercových a válcových bateriích. V současné době je celková instalovaná kapacita baterií čtvercového výkonu pro nová energetická vozidla v Číně asi 42,25 GWh, což představuje 74,1 % celkové instalované kapacity, z nichž většina využívá technologii vinutí. Naproti tomu proces laminace se v současné době uplatňuje především v oblasti soft pack baterií s menším podílem na trhu. Laminovací proces má zjevné nevýhody, jako je nízká efektivita výroby, vysoká složitost procesu, obtížná kontrola kvality, velké nároky na zařízení a vysoký poměr investic na watthodinu. V současnosti je efektivita domácího průmyslu laminovacích strojů obecně 1-1,2 sekundy na kus na jednu stanici. Pouze když se účinnost zlepší na přibližně 0,2 sekundy na kus, může být proces laminování srovnatelný s náklady na navíjení.
2. Delší velikost baterie a výhody stohování
S vývojem elektrických vozidel začínají společnosti vyvíjet podvozky, bateriové moduly a velikosti článků pro elektrická vozidla. MEB platforma Volkswagenu je typickým příkladem, kde se zvětšují moduly a velikosti článků jeho baterií. Průmysl obecně věří, že vývojovým trendem budoucích napájecích baterií jsou velké moduly a velké baterie. Jak se baterie prodlužují, proces navíjení bude stále obtížnější dosáhnout. Laminovaný proces má významné výhody ve výkonu. Za stejných podmínek může laminovaný proces zvýšit hustotu energie baterie o 5 %, životnost cyklu o 10 % a náklady o 5 %. Například Yang Hongxin, generální ředitel Honeycomb Energy, uvedl, že energetická hustota baterií vyrobených laminovanou technologií je vyšší, což může uspokojit poptávku po elektrických vozidlech po dojezdu; Delší životnost cyklu, snížení uživatelských nákladů; Nižší náklady zlepšily konkurenceschopnost podniků.
3. Průlom v zařízení pro výrobu vrstveného procesu
Honeycomb Energy učinila významný průlom ve vývoji laminátových výrobních zařízení. V současné době byl dokončen vývoj a zavedení 45stupňového rotačního vysokorychlostního laminovacího stroje s účinností laminování na jedné stanici až 0,6 sekundy na arch. Voštinový plást zároveň dokončil ověření rychlosti jedné stanice 0,45 s/kus a vývoj a výrobu prototypů. Očekává se, že jedno laminovací zařízení s rychlostí 0,25 s/kus bude možné vyvinout do 2{{10}}23. Do 2023 0,25 sekundový ultra vysokorychlostní proces laminování účinně vyřeší problém účinnosti procesu laminování a očekává se, že překoná účinnost procesu navíjení. Například první fáze výrobní linky Honeycomb Energy v továrně Jintan v Changzhou byla modernizována na efektivitu výroby jedné stanice 0,6 sekundy na kus a výrobní kapacita dosáhne v roce 2021 4 GWh; Ve druhé fázi lze dosáhnout vysokorychlostního stohování za 0,45 sekundy s výrobní kapacitou 8 GWh do roku 2022. Kromě toho se 0.{22}}druhé výrobní zařízení s vysokorychlostní laminovací technologií Honeycomb Energy vyrábí ve spolupráci se zahraničními dodavatelů zařízení, zatímco 0.{25}}druhé zařízení nezávisle navrhla společnost Honeycomb Energy. Bylo zažádáno o více než 10 souvisejících patentů a v budoucnu bude vyvíjen společně se dvěma dodavateli zařízení.
6. Obtíže při návrhu a procesu modulů čtyřhranných baterií
(1) Obtíže baterie Nezha Tiangong
1. Analýza konstrukčních obtíží
Baterie Tiangong čelí mnoha konstrukčním obtížím v procesu integrace bez modulů. Při navrhování čtyřhranných baterií CTC je klíčovou výzvou celková ochrana při tepelném úniku. Ternární bateriový článek s hustotou energie 246Wh/kg má obrovskou energii a bateriový článek blízký 1kWh uvolňuje intenzivní teplo. K vyřešení tohoto problému společnost Tiangong Battery přijala řadu opatření. Za prvé, jeden kus izolační fólie se používá k ochraně horního krytu kompozitního materiálu, aby se zabránilo vážnému poškození baterie způsobené teplem během tepelného úniku. Současně, aby bylo možné navrhnout vanu s nízkými okraji, je speciálně použit kryt z kompozitního materiálu. Na jedné straně může účinně zlepšit schopnost krytí okrajů a na druhé straně je nutné zajistit, aby izolační materiál chránil kryt před poškozením při tepelném úniku.
Kromě toho konstrukce modulu mřížkového formátu baterie Tiangong také přinesla výzvy pro konstrukční návrh. Tento design potřebuje vyplnit mezi elektrickými jádry aerogelový tepelně izolační materiál s nízkou tepelnou vodivostí a zároveň musí dosáhnout tepelné izolace více než 1000 stupňů, UL94 V0 retardér hoření, vojenský průmysl elektrická ochrana s 800V elektrickou ochranou redundance bezpečnostní design, vzorkovací zkratová redundance design, modul a zkratová redundance bezpečnostní design, stejně jako oddělení typu konstrukční ochrany lehkého vysokopevnostního hliníkového rámu, bezpečnost expanzní konstrukce více než 2000N a vysoce integrovaný přizpůsobený velký modul. Tyto požadavky kladou extrémně vysoké nároky na výběr materiálů a přesnost procesů.
2. Zkoumání obtíží v systému správy baterií
Po připojení ke cloudové správě čelí systém správy baterií Tiangong Battery potížím, jako je odhad algoritmu SOH založený na cloudu na základě velkého množství extrakce dat. Správa cloudu vyžaduje velké množství sběru dat a vysokorychlostní nahrávání na serverové platformy, což představuje výzvy pro stabilitu a bezpečnost přenosu dat. Technickou výzvou je zároveň, jak přesně extrahovat užitečné informace z masivních dat a provádět odhad SOH algoritmu založený na cloudu pro dosažení lepší správy baterií.
V systému ve vozidle musí algoritmus BMS poskytovat základní provozní stav baterie v kombinaci s řadiči domény a cloudovými algoritmy pro správu baterie. To vyžaduje účinnou a přesnou spolupráci mezi různými algoritmy, aby se předešlo konfliktům nebo chybným úsudkům. Navíc s neustálým hromaděním dat o bateriích je dlouhodobou výzvou také to, jak data efektivně ukládat, spravovat a analyzovat za účelem průběžné optimalizace systému správy baterií.
(2) Potíže při laserovém svařování modulu baterie se čtvercovým pláštěm pro skladování energie
1. Vysvětlení obtíží při svařování pro modulovou přípojnici čtyřhranné baterie PACK
Při svařování přípojnice modulu čtyřhranné bateriové sady se zásobníkem energie je mnoho problémů. Za prvé, tenké materiály jsou prominentním problémem, protože virtuální pájení je náchylné k tomu, když je naskládáno a svařováno více kusů, což má za následek nedostatečnou pevnost a špatnou vodivost. Je to proto, že tenké materiály mají nerovnoměrný přenos tepla během procesu svařování, což může snadno vést k nestabilnímu svařování. Navíc nedostatečná šířka spoje svaru může také vést k nedostatečné pevnosti, což ovlivňuje celkový výkon bateriového modulu.
Tyto potíže ohrožují bezpečnost a spolehlivost akumulátorů energie. Pokud kvalita svařování neodpovídá normám, mohou při používání baterie nastat problémy jako nestabilní proud, nadměrné zahřívání a dokonce i bezpečnostní nehody.
2. Navrhovaná řešení
Pro řešení těchto potíží byla navržena řada řešení. Za prvé, kontrola rovinnosti vstupních materiálů je zásadní. Prostřednictvím přísné kontroly kvality a prověřování zajistěte, aby rovinnost svařovacích materiálů odpovídala požadavkům, a omezte virtuální problémy se svařováním způsobené nerovnými materiály. Za druhé, navrhněte přípravky s vynikajícím výkonem a kontrolujte upínací mezeru. Konstrukce přípravku by měla být schopna přesně fixovat svařovací materiál, zajistit stabilitu během procesu svařování a vyhnout se nadměrným nebo nerovnoměrným mezerám, které mohou ovlivnit kvalitu svařování.
Efektivním řešením je také použití vláknových laserů s malým jádrem a švihového svařování. Vláknové lasery s malým jádrem mohou poskytovat vyšší hustotu energie, díky čemuž je svařování přesnější. Kyvné svařování může rozšířit šířku svarového spoje a zlepšit pevnost svařování. Prostřednictvím komplexní aplikace těchto řešení lze efektivně zlepšit kvalitu svařování sběrnice modulové sběrnice akumulátoru se čtvercovým pouzdrem PACK, čímž se zvýší bezpečnost a spolehlivost baterie.