鋰電池模組設計生產工藝流程和要點

來源：存能電氣  日期：2019-04-09 10:43  瀏覽量：次

　　鋰電池模組設計生產工藝流程和要點。動力鋰電池模組，將若干單體電芯通過導電連接件串并聯成一個電源，通過工藝、結構固定在設計位置，協同發揮電能充放存儲的功能。可以說模組的基本作用就是連接、固定和安全防護。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，是否可以實現自動化，其對電池裝車以后的性能表現同樣會有不容忽視的影響。

　　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，都將是評判鋰電池模組優劣的標準。高性能需求的鋰電池模組，其熱管理的解決方案已經轉向液冷或相變材料。

　　鋰電池組內部連接導線非常多，手工焊接操作步驟過多而出現焊接、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。

　　鋰電池模組設計生產工藝流程

　　整個鋰電池模組設計的過程其實是包含了你要定義整個模組設計的目標，整合模組設計的細節，有一套完整的模組設計的驗證流程，包括結構、電氣、冷卻安全幾個部分，都要落實在里面。

　　第一部分，分成幾個設計層面

　　滿足車載相當于產品的需求特性，主要分成結構、電氣設計、熱設計、安全，根據電芯的要求給予足夠的壓縮力，這個壓縮后面也會講，整個電芯，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。

　　在整個鋰電池組里頭還有一個模組與托盤的固定，通過壓條讓模組跟托盤進行有效的固定。上面主要是里頭的采樣線，還有防止電芯在里頭做竄動，整個電芯在正常的NETT工況來講發熱是不嚴重的，我們也要考慮可能會有一些極端的情況，就是用戶可能在高速上面，相當于說長途行駛進入快充狀態，連續的極限符合，可能對這里頭有一個很強的傳熱性要求。安全性，跟模組設計中間的電芯隔熱要求，這里頭有一個很強的聯系。

　　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，整個工藝、設備，對于距離、工藝裝配都是有要求的，這部分需要跟設備，特別是走量的時候，特別是上自動化產線的時候，這里頭有挺強的需求聯系。

　　第三部分，維修考慮

　　因為我們現在在做的時候，一開始第一步是把產品做出來，后期隨著車輛的使用，整個鋰電池模組的維修，特別是里頭關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設計一個模組的框圖，主要是把各部分，包括電氣方面、結構方面、車輛耦合方面、機械固定方面都連起來，把電氣結構部分需求都輸入到里面去，這樣就可以把我們每個部分的設計目標能夠清晰化。

　　鋰電池模組結構設計要點

　　鋰電池組結構可靠：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：鋰電池組易于維護、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，但對鋰電池模組設計要求較高，安全性不易把控，這都是需要結構設計解決的問題。

　　一般鋰電池組模組優化途徑。提升空間利用率也是優化模組的一個重要途徑。動力鋰電池組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。

　　動力鋰電池模組,將若干單體電芯通過導電連接件串并聯成一個電源,通過工藝、結構固定在設計位置,協同發揮電能充放存儲的功能。