鋰電池基礎知識及培訓（鋰電池PACK的小知識）

2023-10-13 06:44:07 1

寫在前面

自問世以來，鋰電池因其能量密度高、電壓高、環保、壽命長以及可快速充電等優點，深受3C數碼、動力工具等行業的青睞，其對新能源汽車行業的貢獻尤為突出。隨著世界能源危機和環保問題日益突出，作為提供新能源汽車動力來源的鋰電池產業，市場潛力巨大，是國家戰略發展的重要一環。

PACK電池包基礎介紹

新能源汽車三電系統

電池包（PACK）與底盤集成

PACK電池包的分類

什麼叫PACK電池包？

首先要了解鋰電池單體、鋰電池模組和鋰電池包的大致區分：

電池單體(cell)：組成電池組和電池包的最基本的元素，一般能提供的電壓是3v-4v之間；

電池組(Batteries)：由多個單體集合，構成一個單一的物理模塊，提供更高的電壓和容量

電池包(pack)：一般是由多個電池組集合而成的，同時，還加入了電池管理系統(bms)等，也就是電池廠最後提供給用戶的產品。

PACK的組成分類

電芯作為PACK的核心組成，目前以電芯的外形分類主流分為三大類：方殼、圓柱、軟包（聚合物電池）。正負極片通過不同的方式封裝到相應的外殼裡面。

左圓柱卷繞 中-方形卷繞 右-方形層疊

左-圓柱電芯 中-方殼電芯 右-軟包電芯

電池模組

通過組裝單體電芯，通過匯流排將電芯組成不同的串並聯，可用螺絲鎖緊、電阻焊、超聲焊接、超聲鋁絲焊及雷射焊接。

綜合考慮生產良率、效率及連接點的內阻，目前雷射焊接已經是很多電池廠商的首選。

左-圓柱模組 中-方殼模組 右-軟包模組

PACK電池包

左-圓柱PACK 右-方殼PACK

軟包PACK

PACK電池包的組成

主要包括電池模塊、機構系統、電氣系統、熱管理系統和BMS幾個部分。

電池模塊

如果把電池PACK比作一個人體，那麼模塊就是「心臟」，負責儲存和釋放能量，為汽車提供動力。

機構系統

主要由電池PACK上蓋、託盤、各種金屬支架、端板和螺栓組成，可以看作是電池PACK的「骨骼」，起到支撐、抗機械衝擊、機械振動和環境保護（防水防塵）的作用。

電氣系統

主要由高壓跨接片或高壓線束、低壓線束和繼電器組成。高壓線束可以看作是電池PACK的「大動脈血管」，將動力電池系統心臟的動力不斷輸送到各個需要的部件中，低壓線束則可以看作電池PACK的「神經網絡」，實時傳輸檢測信號和控制信號。

熱管理系統

熱管理系統主要有4類：風冷、水冷、液冷、相變材料。以水冷系統為例，熱管理系統主要由冷卻板，冷卻水管、隔熱墊和導熱墊組成。熱管理系統相當於是給電池PACK裝了一個空調。

BMS

Battery management system 電池管理系統，可以看作是電池的「大腦」。主要由CMU和BMU組成。CMU ：Cell monitor Unit單體監控單元，負責測量電池的電壓、電流和溫度等參數，同時還有均衡等功能。當CMU測量到這些數據後，將數據通過前面講到的電池「神經網絡」傳送給BMU。BMU：Battery management Unit電池管理單元。負責評估CMU傳送的數據，如果數據異常，則對電池進行保護，發出降低電流的要求，或者切斷充放電通路，以避免電池超出許可的使用條件，同時還對電池的電量、溫度進行管理。根據先前設計的控制策略，判斷需要警示的參數和狀態，並且將警示發給整車控制器，最終傳達給駕駛人員。

PACK電池包爆炸圖

工藝流程

電池PACK是新能源汽車核心能量源，為整車提供驅動電能。作為新能源汽車的核心部件，其品質直接決定了整車性能。鋰電池製造設備一般為前段設備、中段設備、後段設備三種，其設備精度和自動化水平將會直接影響產品的生產效率和一致性。

雖然電芯及模組種類不同，但是PACK的組成和工藝流程大體是一樣的（並不是所有的廠商工藝流程一樣），下圖所示供參考。

PACK裝配工藝流程

主要分為裝配工藝、氣密性檢測工藝、軟體編寫工藝、電性能檢測工藝等。

產線介紹

PACK裝配過程中存在很多柔性線路及壓裝擰緊，要自動化的難度較高及投入產出比不高，所以後段設備的自動化程度相對於前段和中段會比較低，但是可兼容圓柱、方殼、及軟包三種PACK電池包裝配。

可能會要求自動化的工位：

-下殼體自動上線

-模組自動上線入殼體

-模組固定擰緊

-上蓋上線及擰緊

-自動塗A/B導熱膠（根據工藝而定）

-自動塗密封膠（根據工藝而定）

-成品下線

另外有些會提出銅牌安裝及螺絲擰緊、氣密性測試、EOL測試也需要自動的方式，這種比較少，且穩定性較難保證。

後段PACK線量產設備的主要有兩種運轉類型：

1. AGV 裝配臺車

以往主要在車廠使用較多，現電池廠也慢慢在推此種模式。

AGV輸送方式產線

AGV產線物流仿真模擬

2. 輸送線 託盤的模式

滾筒線/輥道摩擦線/倍數鏈輸送線

輸送線方式產線

左-倍數鏈 右-摩擦輥道線

總 結

以上就是鋰電池包PACK的基礎知識講解。

隨著動力電池行業發展的逐漸成熟，電池PACK模塊化技術必將越來越成熟。電池PACK技術的發展，涉及到多學科、多領域的知識，需要跨學科的技術融合。總而言之，車企想要最終規模化的生產出壽命、穩定性、可靠性、安全性都完全符合新能源汽車級要求的PACK產品，還需要大量的工程實踐和測試驗證，以及產品不斷優化升級的過程。

轉自公眾號：三維設計師