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鋰離子電池和聚合物池的模塊組

作者:admin????來源:未知????發布時間:2019-10-24 14:34????瀏覽量:
鋰離子電池模組可以理解為鋰離子電芯經串并聯方式組合,加裝單體電池監控與管理裝置后形成的電芯與pack的中間產品。其結構必須對電芯起到支撐、固定和保護作用,可以概括成3個大項:機械強度,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其不發生有損性能的形變,如何滿足載流性能要求,如何滿足對電芯溫度的控制,遇到嚴重異常時能否斷電,能否避免熱失控的傳播等等,都將是評判電池模組優劣的標準。高性能需求的鋰離子電池模塊,其熱管理的解決方案已經轉向液冷或相變材料。
 
軟包電池單體能量密度在常見三種鋰電池封裝形式中,最容易做高,但到了模組設計這一層,對產品整體安全性的考慮任務卻最重,可以說是把一部分電芯的活轉移給了模組結構。模組的主要組成軟包電池,各家設計選擇差距比較大,上圖中式一種較為典型的形式,其基本組成包括:模組控制請(常說的BMS從板),電池單體,導電連接件,塑料框架,冷板,冷卻管道,兩端的壓板以及一套將這些構件組合到一起的緊固件。其中兩端的壓板除了起到聚攏單體電芯,提供一定壓力的作用以外,往往還將模組在pack中的固定結構設計在上面。
 
結構設計
 
鋰離子電池和聚合物鋰電池結構設計要求。結構可靠:抗震動抗疲勞;工藝可控:無過焊、虛焊,確保電芯100%無損傷;成本低廉:PACK產線自動化成本低,包括生產設備、生產損耗;易分拆:電池組易于維護、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設計再考慮。
 
據了解,目前,行業內圓柱電芯的模組成組效率約為87%,系統成組效率約為65%;軟包電芯模組成組效率約為85%,系統成組效率約為60%;方形電芯的模組成組效率約為89%,系統成組效率約為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,但對模組設計要求較高,安全性不易把控,這都是需要結構設計解決的問題。
 
一般模組優化途徑。提升空間利用率也是優化模組的一個重要途徑。動力電池PACK企業可以通過改進模組和熱管理系統設計,縮小電芯間距,從而提升電池箱體內空間的利用率。還有一種解決方案,即使用新材料。比如,動力電池系統內的匯流排(并聯電路中的總線,一般用銅板做成)由銅替換成鋁,模組固定件由鈑金材料替換為高強鋼和鋁,這樣也能減輕動力電池重量。

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