Im Bereich der elektrochemischen Energiespeicherung ist die Lithium-Ionen-Batteriespeichertechnologie derzeit die ausgereifteste und sich am schnellsten entwickelnde Technologie. Dabei spielt die Lithium-Ionen-Akkupack -Technologie eine entscheidende Rolle. Doch was genau ist ein Akkupack? Wie sieht seine Produktionslinie aus?
Was ist der Akku?
Ein Lithium-Ionen-Akkupack, auch Batteriemodul genannt, ist ein Herstellungsverfahren für Lithium-Ionen-Batterien. Dabei werden mehrere Lithium-Ionen-Zellen in Reihen- und Parallelkonfiguration miteinander verbunden, wobei Faktoren wie die mechanische Festigkeit des Systems, das Wärmemanagement und die BMS-Kompatibilität berücksichtigt werden.
Zu den wichtigsten technologischen Aspekten gehören das gesamte Strukturdesign, die Steuerung der Schweiß- und Verarbeitungstechnologie, die Schutzart und aktive Wärmemanagementsysteme. Werden beispielsweise zwei Batterien in Reihe oder parallel geschaltet und je nach Kundenwunsch in eine bestimmte Form gebracht, spricht man von einem Batteriepack.
Komponenten des Batteriepacks
Zu den wichtigsten Komponenten eines Akkupacks gehören vier Teile: einzelne Batteriemodule, elektrische Systeme, Wärmemanagementsysteme, Gehäuse und BMS (Batteriemanagementsystem).
Batteriemodul: Wenn man den Akku mit dem menschlichen Körper vergleicht, dann ist das Modul das „Herz“, das für die Speicherung und Freisetzung elektrischer Energie verantwortlich ist.
Elektrisches System: Bestehend aus Komponenten wie Kupfer-Stromschienen, Hochspannungskabelbäumen, Niederspannungskabelbäumen und elektrischen Schutzvorrichtungen.
Der Hochspannungskabelbaum kann als die „Hauptarterie“ des Batteriepakets angesehen werden, die kontinuierlich elektrische Energie an Endverbraucher liefert, während der Niederspannungskabelbaum mit dem „neuronalen Netzwerk“ des Batteriepakets verglichen werden kann, das reale Energie überträgt. Zeiterfassung und Steuersignale.
Thermisches Managementsystem: Das thermische Managementsystem arbeitet primär in zwei Modi: Luftkühlung und Flüssigkeitskühlung. Die Flüssigkeitskühlung wird weiter in direkte Flüssigkeitskühlung und Immersionskühlung unterteilt. Das thermische Managementsystem entspricht dem Einbau einer Klimaanlage für den Akku.
Batterien erzeugen beim Entladen Wärme. Um sicherzustellen, dass sie bei einer angemessenen Umgebungstemperatur betrieben werden und dadurch die Batterielebensdauer verlängern, ist es im Allgemeinen erforderlich, dass der Temperaturunterschied innerhalb des Systems ≤ 5 °C beträgt.
Gehäuse: Es besteht hauptsächlich aus Gehäuse, Gehäusedeckel, Metallhalterung, Platte und Befestigungsschrauben und kann als das „Skelett“ des Akkupacks betrachtet werden, das Halt, mechanische Stoßfestigkeit, mechanische Vibrationsfestigkeit und Umweltschutz bietet.
Das Batteriemanagementsystem (BMS ) fungiert als „Gehirn“ der Batterie. Es misst Parameter wie Batteriespannung, Stromstärke und Temperatur und führt Funktionen wie den Zellausgleich durch. Die Daten können an das Fertigungssteuerungssystem (MES) übertragen werden.
Eigenschaften des Batteriepacks
Lithium-Batterie-PACK erfordert eine hohe Konsistenz der Zellen (Kapazität, Innenwiderstand, Spannung, Entladekurve und Lebensdauer).
Die Zyklenlebensdauer des Akkupacks ist geringer als die einer Einzelzelle.
Verwendung unter bestimmten Bedingungen (einschließlich Lade- und Entladestrom, Lademethode, Temperatur usw.)
Die Batteriespannung und -kapazität des Lithiumbatterie-PACKS steigt nach dem Formen stark an und muss hinsichtlich Ladungsausgleich, Temperatur, Spannung und Überstrom geschützt und überwacht werden.
Der Akku muss die Spannungs- und Kapazitätsanforderungen des Designs erfüllen.
PACK-Methode
Reihen-Parallel-Konfiguration: Das Batteriemodul besteht aus einzelnen Zellen, die in Reihe und parallel geschaltet sind.
Parallelschaltung erhöht die Kapazität bei gleichbleibender Spannung; Bei Reihenschaltung erhöht sich die Spannung bei unveränderter Kapazität.
Ejemplo:
Wenn einzelne Zellen mit einer Spannung von 3.2 V in Reihe geschaltet werden, ergeben 15 Zellen in Reihe 48 V, was einer Reihenanhebung entspricht.
Wenn zwei Zellen mit einer Kapazität von 50 Ah parallel geschaltet werden, beträgt die Gesamtkapazität 100 Ah, was einer Parallelerweiterung entspricht.
Zellanforderungen: Wählen Sie die entsprechenden Zellen gemäß den Designanforderungen aus.
Zellen in Parallel- und Reihenschaltung sollten einheitliche Typen und Modelle haben, wobei die Unterschiede in Kapazität, Innenwiderstand und Spannungswerten 2 % nicht überschreiten dürfen. Unabhängig davon, ob es sich um Pouch-Zellen oder zylindrische Zellen handelt, sind mehrere Serienkombinationen erforderlich.
Herstellungsprozess von Akkupacks: Akkupacks werden im Wesentlichen auf zwei Arten zusammengebaut.
Eine davon ist Laserschweißen, Ultraschallschweißen oder Impulsschweißen. Hierbei handelt es sich um gängige Schweißverfahren, die für ihre Zuverlässigkeit bekannt, aber nicht einfach austauschbar sind.
Bei der anderen Methode erfolgt der Kontakt über elastische Metallstreifen, wodurch das Schweißen entfällt und der Batteriewechsel einfacher wird, allerdings kann dies zu einem schlechten Kontakt führen.
Angesichts der Produktionsausbeute, der Effizienz und des Innenwiderstands der Verbindungspunkte ist das Laserschweißen derzeit für viele Batteriehersteller die bevorzugte Wahl.
Wie sieht eine komplette PACK-Linie aus?
Die Produktionslinie für Lithium-Batteriepacks bezieht sich auf eine systematische Sammlung von Geräten und Prozessabläufen, die für die Herstellung von Lithium-Batteriepacks erforderlich sind.
Typischerweise umfasst der Prozess sechs Kernphasen: Zellherstellung , Zellprüfung , Zellklassifizierung , Zellmontage , Verpackung und Qualitätsprüfung . Von diesen Phasen sind die Zellherstellung und die Zellmontage die kritischsten, da sie die Leistung und Qualität von Lithium-Batteriepacks direkt beeinflussen.
Zellherstellung: Dies ist die erste Phase der Produktionslinie und kann weiter unterteilt werden in die Herstellung von positiven und negativen Elektrodenmaterialien, das Formen der Zellen, das Einspritzen des Elektrolyten und die Zellalterung.
Die Zellformung ist der entscheidende Schritt. Dabei kommen Verfahren wie Wickeln, Stapeln und Pressen zum Einsatz, die die Form und Größe der Zelle bestimmen und sich direkt auf ihre Leistung und Lebensdauer auswirken.
Je nach spezifischen Anforderungen eignen sich unterschiedliche Formverfahren für unterschiedliche Lithiumbatterieprodukte.
Zellprüfung: Bei diesem Prozess geht es in erster Linie um das Aussortieren ungeeigneter Zellen, um einen reibungslosen Ablauf der nachfolgenden Produktionsstufen zu gewährleisten.
Es umfasst hauptsächlich die Prüfung der Zellkapazität, die Prüfung des Innenwiderstands der Zelle und die Prüfung der Zelltemperatur. Diese Testverfahren helfen Herstellern, die Leistung von Zellen zu verstehen, Probleme rechtzeitig zu erkennen und entsprechende Anpassungen und Optimierungen vorzunehmen.
Erkundung der Zukunftsaussichten von Lithiumbatterien
Da der Markt für Energiespeicherbatterien weiter wächst, werden die Produktionslinien von PACK kontinuierlich verfeinert und verbessert, um die Leistung und Qualität der Batteriepakete zu verbessern.
Mit der Popularisierung der Automatisierung wird sich der PACK-Prozess von arbeitsintensiv zu technisch wandeln, wobei der Schwerpunkt auf der Parameteranpassung und dem Batteriepack-Design liegt, während der Rest den Maschinen überlassen wird.
Zukünftig umfasst die technologische Ausrichtung der Produktionslinien für Lithium-Batteriepacks hauptsächlich die folgenden Aspekte:
Intelligenz: Durch den Einsatz von Technologien wie künstlicher Intelligenz (KI) und dem Internet der Dinge (IoT) werden Automatisierung, Intelligenz und Informatisierung von Produktionslinien erreicht, um die Produktionseffizienz und Produktqualität zu verbessern.
Umweltfreundlichkeit: Maßnahmen wie die Verwendung umweltfreundlicher Materialien und Energieeinsparung werden umgesetzt, um die Umweltfreundlichkeit und nachhaltige Entwicklung des Produktionsprozesses zu erreichen.
Personalisierung: Wir passen unsere Dienstleistungen für Produktionslinien individuell an die Bedürfnisse und Anforderungen unserer Kunden an, um die Kundenzufriedenheit und -loyalität zu steigern.
Sicherheit: Stärkung des Sicherheitsmanagements und der Risikokontrolle, um die Sicherheit und Stabilität des Produktionsprozesses zu gewährleisten.
So lesen Sie die technischen Parameter des Akkupacks
| Artikel | Datum |
| Konfiguration | 1P24S |
| Nennleistung | 280Ah |
| Bemessungsspannung | 76.8V |
| Nennenergie | 21.504kWh |
| Gewicht | 138 ± 3 kg |
Nehmen Sie die oben genannten Parameter als Beispiel
Konfiguration: 1P24S
S steht für Reihenzellen und P für Parallelzellen. 1P24S bedeutet 24 Reihen und 1 Parallel.
Die Spannung wird nach der Reihenschaltung vervielfacht und die Nennspannung beträgt 3.2 * 24 = 76.8 V.
Nennkapazität: 280Ah
Die Nennkapazität der Batterie bezieht sich auf die Kapazität, mit der die Batterie unter Nennbedingungen kontinuierlich betrieben werden kann.
Die Nennkapazität C einer Batterie in Amperestunden (Ah) ist das Produkt aus dem Entladestrom in Ampere (A) und der Entladezeit in Stunden (h). Daher bedeutet 280 Ah, dass die Batterie einer Entladung mit einer maximalen Rate von 0.5 °C zwei Stunden lang standhalten kann.
Nennenergie: 21.504 kWh
Die Nennenergie (Wh) = Nennkapazität (Ah) * Nennspannung (V), was auch bedeutet, dass die gesamte von einer Batterie entladene Energie sowohl von der Kapazität als auch von der Spannung abhängt.
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