Nel campo dell'elettrochimica stoccaggio di energia, lo stoccaggio dell'energia tramite batterie agli ioni di litio è attualmente la tecnologia più matura e in rapido sviluppo. Tra loro, pacco batteria agli ioni di litio la tecnologia è una componente cruciale. Allora, cos’è esattamente una batteria? Che aspetto ha la sua linea di produzione?
Cos'è il pacco batteria?
Un pacco batteria agli ioni di litio, noto anche come modulo batteria, è un processo di produzione delle batterie agli ioni di litio. Implica il collegamento di più celle agli ioni di litio in configurazioni in serie e in parallelo, tenendo conto di fattori quali la resistenza meccanica del sistema, la gestione termica e la compatibilità BMS.
I suoi aspetti tecnologici chiave includono la progettazione strutturale complessiva, il controllo della tecnologia di saldatura e di lavorazione, il grado di protezione e i sistemi di gestione termica attiva. Ad esempio, quando si collegano due batterie in serie o in parallelo e si forma una forma specifica in base alle esigenze del cliente, si parla di pacco batteria.
Componenti del PACCO Batteria
I componenti importanti di un pacco batteria comprendono quattro parti: singoli moduli batteria, sistemi elettrici, sistemi di gestione termica, involucro e BMS (sistema di gestione della batteria).
Modulo batteria: Se il pacco batteria viene paragonato al corpo umano, allora il modulo è il “cuore”, responsabile dell’immagazzinamento e del rilascio dell’energia elettrica.
Sistema elettrico: Comprende componenti come il collegamento di sbarre in rame, cablaggi ad alta tensione, cablaggi a bassa tensione e dispositivi di protezione elettrica.
Il cablaggio ad alta tensione può essere visto come le “arterie principali” del pacco batteria, che forniscono continuamente energia elettrica ai carichi finali, mentre il cablaggio a bassa tensione può essere paragonato alla “rete neurale” del pacco batteria, trasmettendo informazioni reali. segnali di rilevamento e controllo del tempo.
Sistema di gestione termica: Il sistema di gestione termica funziona principalmente in due modalità: raffreddamento ad aria e raffreddamento a liquido, mentre il raffreddamento a liquido è ulteriormente suddiviso in raffreddamento a liquido diretto e raffreddamento a liquido per immersione. Il sistema di gestione termica equivale all'installazione di un condizionatore d'aria per il PACK batteria.
Le batterie generano calore durante la scarica e per garantire che funzionino a una temperatura ambiente ragionevole, migliorando così la durata del ciclo della batteria, è generalmente necessario che la differenza di temperatura all'interno del sistema sia ≤ 5 ℃.
Caso: È composto principalmente da custodia, coperchio della custodia, staffa metallica, pannello e viti di fissaggio, che possono essere considerati come lo "scheletro" del PACCO batteria, fornendo supporto, resistenza agli urti meccanici, resistenza alle vibrazioni meccaniche e protezione ambientale.
BMS: Abbreviato come “Battery Management System”, funge da “cervello” della batteria. È principalmente responsabile della misurazione di parametri come tensione, corrente e temperatura della batteria, svolge anche funzioni come il bilanciamento delle celle. I dati possono essere trasmessi al MES (Manufacturing Execution System).
Caratteristiche del PACCO Batteria
La batteria al litio PACK richiede un'elevata consistenza delle celle (capacità, resistenza interna, tensione, curva di scarica e durata).
La durata del ciclo di vita della batteria è inferiore a quella di una singola cella.
Utilizzo in condizioni specifiche (inclusa corrente di carica e scarica, metodo di carica, temperatura, ecc.)
La tensione e la capacità della batteria del PACK di batterie al litio aumentano notevolmente dopo lo stampaggio e devono essere protette e monitorate per bilanciamento della carica, temperatura, tensione e sovracorrente.
Il pacco batteria deve soddisfare i requisiti di tensione e capacità del progetto.
Metodo PACK
Configurazione serie-parallelo: Il modulo batteria è composto da singole celle collegate in serie e parallelo.
La connessione in parallelo aumenta la capacità mentre la tensione rimane invariata; il collegamento in serie aumenta la tensione mentre la capacità rimane invariata.
Esempio:
Se singole celle con una tensione di 3.2 V sono collegate in serie, 15 celle in serie danno come risultato 48 V, che è un boost in serie.
Se due celle con una capacità di 50 Ah sono collegate in parallelo, la capacità totale è di 100 Ah, ovvero un'espansione parallela.
Requisiti della cella: Selezionare le celle corrispondenti in base ai requisiti di progettazione.
Le celle collegate in parallelo e in serie devono avere tipi e modelli coerenti, con differenze di capacità, resistenza interna e valori di tensione non superiori al 2%. Che si tratti di celle a sacca o di celle cilindriche, sono necessarie più combinazioni di serie.
Processo di produzione del PACK: I pacchi batteria vengono assemblati attraverso due metodi principali.
Uno è attraverso la saldatura laser, la saldatura a ultrasuoni o la saldatura a impulsi, che sono metodi di saldatura comuni noti per la loro affidabilità ma non facilmente sostituibili.
L'altro metodo prevede il contatto tramite strisce metalliche elastiche, eliminando la necessità di saldature e facilitando la sostituzione della batteria, anche se potrebbe comportare uno scarso contatto.
Considerando la resa produttiva, l’efficienza e la resistenza interna dei punti di connessione, la saldatura laser è attualmente la scelta preferita da molti produttori di batterie.
Come si presenta una linea PACK completa?
La linea di produzione di pacchi batterie al litio si riferisce a una raccolta sistematica di apparecchiature e flussi di processo necessari per la produzione di pacchi batterie al litio.
In genere, comprende sei fasi principali: produzione di cellule, test sulle cellule, classificazione delle cellule, assemblaggio cellulare, packaginge ispezione di qualità. Tra queste fasi, la produzione e l’assemblaggio delle celle sono le più critiche poiché influenzano direttamente le prestazioni e la qualità dei pacchi batteria al litio.
Produzione di celle: Questa è la fase iniziale della linea di produzione e può essere ulteriormente suddivisa nella preparazione dei materiali degli elettrodi positivi e negativi, nello stampaggio delle celle, nell'iniezione dell'elettrolita e nell'invecchiamento delle celle.
Stampaggio cellulare è il passaggio fondamentale, che coinvolge metodi come l'avvolgimento, l'impilamento e la pressatura, che determinano la forma e le dimensioni della cella e incidono direttamente sulle sue prestazioni e sulla durata.
Diversi metodi di stampaggio sono adatti a diversi prodotti di batterie al litio, a seconda dei requisiti specifici.
Test sulle cellule: Questo processo prevede principalmente l'esclusione delle cellule non qualificate, garantendo il regolare svolgimento delle successive fasi di produzione.
Comprende principalmente test di capacità delle celle, test di resistenza interna delle celle e test di temperatura delle celle. Queste procedure di test aiutano i produttori a comprendere le prestazioni delle celle, a identificare i problemi in tempo e ad apportare modifiche e ottimizzazioni di conseguenza.
Esplorando le prospettive future delle batterie al litio
Poiché il mercato delle batterie per l'accumulo di energia continua ad espandersi, le linee di produzione PACK vengono continuamente perfezionate e migliorate per migliorare le prestazioni e la qualità dei pacchi batteria.
Con la diffusione dell’automazione, il processo PACK verrà trasformato da ad alta intensità di manodopera a tecnico, concentrandosi sulla corrispondenza dei parametri e sulla progettazione del pacco batteria, lasciando il resto alle macchine.
In futuro, la direzione tecnologica delle linee di produzione di pacchi batterie al litio comprende principalmente i seguenti aspetti:
Intelligenza: Incorporando tecnologie come l'intelligenza artificiale (AI) e l'Internet delle cose (IoT), si ottengono l'automazione, l'intelligenza e l'informatizzazione delle linee di produzione per migliorare l'efficienza produttiva e la qualità del prodotto.
Ambientalizzazione: Implementare misure come l’utilizzo di materiali rispettosi dell’ambiente e il risparmio energetico per raggiungere l’ambientalizzazione e lo sviluppo sostenibile del processo produttivo.
Personalizzazione: Personalizzare e fornire servizi per le linee di produzione in base alle esigenze e ai requisiti dei diversi clienti per migliorare la soddisfazione e la fidelizzazione del cliente.
Sicurezza: Rafforzare la gestione della sicurezza e il controllo dei rischi per garantire la sicurezza e la stabilità del processo produttivo.
Come leggere i parametri tecnici del pacco batteria
| Articolo | Dati |
| Configurazione | 1P24S |
| Capienza stimata | 280Ah |
| tensione nominale | 76.8V |
| Energia stimata | 21.504kWh |
| Peso | 138 ± 3 kg |
Prendiamo come esempio i parametri sopra riportati
Configurazione: 1P24S
S rappresenta le celle in serie e P rappresenta le celle parallele. 1P24S significa 24 serie e 1 parallelo.
La tensione viene moltiplicata dopo il collegamento in serie e la tensione nominale è 3.2 * 24 = 76.8 V.
Capacità nominale: 280 Ah
La capacità nominale della batteria si riferisce alla capacità alla quale la batteria può funzionare continuamente nelle condizioni nominali.
La capacità nominale C di una batteria, in ampere-ora (Ah), è il prodotto della corrente di scarica in ampere (A) e del tempo di scarica in ore (h). Pertanto, 280 Ah indica che la batteria può sostenere una scarica a una velocità massima di 0.5 C per 2 ore.
Energia nominale: 21.504kWh
L'energia nominale (Wh) = capacità nominale (Ah) * tensione nominale (V), il che significa anche che l'energia totale scaricata da una batteria è correlata sia alla capacità che alla tensione.
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