1. Présentation des modules de batterie Square Shell
Les modules de batterie à coque carrée jouent un rôle crucial dans le domaine de l'énergie et, grâce à leurs avantages technologiques uniques, ils ont été largement utilisés dans de nombreux domaines.
(1) Liste des champs d'application courants
Dans le domaine des véhicules électriques, les modules de batterie à coque carrée sont l'un des composants essentiels qui fournissent un support électrique aux véhicules. Sa haute densité énergétique peut répondre aux exigences d’autonomie des véhicules à énergies nouvelles. Par exemple, les grandes marques de véhicules à énergies nouvelles sur le marché, telles que DJI et Yihang, utilisent principalement des batteries au lithium comme source d'énergie, avec une autonomie de plus de 30 minutes, répondant aux besoins de prise de vue des utilisateurs. Dans le même temps, les modules de batterie à coque carrée présentent les caractéristiques d'une longue durée de vie, d'une sécurité élevée et d'une bonne adaptabilité environnementale, ce qui peut répondre aux besoins des véhicules à énergie nouvelle en termes de performances énergétiques, de sécurité et de rentabilité.
Dans le domaine des équipements de stockage d'énergie, les modules de batteries à coque carrée sont principalement utilisés pour construire des systèmes de stockage d'énergie à grande échelle afin d'équilibrer l'offre et la demande du réseau, d'améliorer la stabilité et la fiabilité du réseau. Ces systèmes de stockage d'énergie peuvent stocker l'énergie électrique pendant les périodes de faible charge du réseau électrique et la restituer pendant les heures de pointe, atténuant ainsi efficacement la différence de pointe et de vallée du réseau électrique et améliorant l'économie et l'efficacité du fonctionnement du réseau électrique. En outre, les modules de batteries à coque carrée sont largement utilisés dans les solutions de stockage d'énergie renouvelable, telles que les systèmes de stockage d'énergie pour les centrales solaires et éoliennes, afin de garantir un approvisionnement stable et une utilisation efficace des énergies renouvelables.
Dans le domaine des drones, les batteries sont l'un des composants essentiels des drones, et les modules de batterie à coque carrée fournissent un puissant support d'alimentation aux drones en raison de leur densité énergétique élevée, de leur légèreté et de leur longue durée de vie. Par exemple, en Chine, le marché des drones a connu une croissance rapide ces dernières années et a démontré un énorme potentiel dans de nombreux domaines tels que la photographie aérienne, l’agriculture, la foresterie, l’électricité et la logistique.
Dans le domaine aérospatial, les modules de batteries à coque carrée ont été largement utilisés en raison de leur grande fiabilité et de leurs avantages en matière de sécurité. Dans le processus de conception et de fabrication des modules de batterie à coque carrée, l'accent est mis sur l'amélioration de la fiabilité et de la stabilité du produit. En utilisant des matériaux de haute qualité, des processus avancés et des systèmes de contrôle de qualité stricts, le module de batterie garantit des performances stables dans diverses conditions de travail.
2. Points clés de la conception du module de batterie à coque carrée
(1) Avantages de la haute densité énergétique
La forme des cellules du module de batterie à coque carrée est carrée, ce qui lui permet de stocker plus d'énergie électrique avec le même volume et le même poids. Cette conception utilise pleinement l'espace interne de la batterie, améliorant ainsi l'efficacité de l'utilisation de l'espace. En prenant les véhicules électriques comme exemple, les modules de batterie à coque carrée à haute densité énergétique peuvent améliorer considérablement l'autonomie du véhicule et répondre aux besoins des utilisateurs pour les déplacements longue distance. Dans le domaine des dispositifs de stockage d’énergie, une densité énergétique élevée est tout aussi cruciale car elle permet de stocker davantage d’énergie électrique dans un espace limité pour répondre à la demande de stockage d’énergie à grande échelle. Selon les statistiques, les dispositifs de stockage d'énergie utilisant des modules de batterie à coque carrée peuvent augmenter leur densité énergétique de plus de 20 % par rapport aux batteries traditionnelles.
(2) Caractéristiques d'une utilisation élevée de l'espace
Par rapport aux batteries cylindriques traditionnelles, la conception carrée des modules de batterie à coque carrée peut être disposée plus étroitement les unes aux autres. Cela réduit non seulement le gaspillage d'espace, mais permet également au bloc-batterie de transporter plus de batteries dans un volume limité, améliorant ainsi la densité énergétique globale. Dans les scénarios d’application à espace limité tels que les véhicules électriques, une utilisation élevée de l’espace est particulièrement importante. Par exemple, dans certains véhicules électriques compacts avec un espace limité, l'utilisation élevée de l'espace du module de batterie à coque carrée peut fournir au véhicule une plus grande capacité de batterie, augmentant ainsi l'autonomie.
(3) Garantie de haute sécurité
Les modules de batterie à coque carrée utilisent généralement des matériaux à haute résistance tels que l'aluminium comme coque extérieure, qui présente une résistance et une ténacité élevées. Cette conception peut prévenir efficacement les courts-circuits, les fuites et d’autres problèmes de la batterie, améliorant ainsi la sécurité de la batterie. De plus, le module de batterie à coque carrée adopte également des technologies avancées telles que la technologie d'étanchéité au laser pour améliorer l'étanchéité de la batterie et garantir davantage la sécurité de la batterie. Par exemple, certains modules de batterie à coque carrée peuvent maintenir des performances stables dans des conditions extrêmes telles que haute température, haute tension, collision, etc. après des tests de sécurité stricts, et la batterie n'explosera pas, ne prendra pas feu ou dans d'autres situations dangereuses.
(4) performances de haute fiabilité
Dans le processus de conception et de fabrication, les modules de batterie à coque carrée se concentrent sur l'amélioration de la fiabilité et de la stabilité du produit. En utilisant des matériaux de haute qualité, des processus avancés et des systèmes de contrôle de qualité stricts, le module de batterie garantit des performances stables dans diverses conditions de travail. Par exemple, dans l’industrie aérospatiale, les exigences de fiabilité des batteries sont extrêmement élevées. Les modules de batterie à coque carrée, grâce à leur grande fiabilité, peuvent fonctionner de manière stable dans des environnements difficiles et fournir une alimentation fiable aux avions.
(5) Hautement personnalisable
La conception carrée rend le module de batterie à coque carrée hautement personnalisable. En raison de la plus grande liberté de conception carrée, il peut être personnalisé en fonction de différents scénarios et exigences d'application. Par exemple, les modules de batterie répondant à des exigences spécifiques telles que le modèle de véhicule, la capacité de la batterie et la vitesse de charge peuvent être personnalisés. Cette flexibilité permet au module de batterie à coque carrée de mieux s'adapter à la demande du marché et de répondre aux besoins personnalisés des différents clients.
(6) Protection de l’environnement et durabilité
Dans le processus de production et d'utilisation, les modules de batterie à coque carrée prêtent attention à la protection de l'environnement et à la durabilité. De nombreuses entreprises de production utilisent des matériaux non polluants et respectueux de l'environnement dans leur processus de production et prêtent attention aux économies d'énergie et à la réduction des émissions. De plus, le module de batterie à coque carrée a également une durée de vie et une valeur de recyclage élevées, ce qui contribue à réduire la consommation de ressources et la pollution de l'environnement. Selon les statistiques, la durée de vie des modules de batterie à coque carrée peut atteindre des milliers de fois, ce qui est supérieur à celui des batteries traditionnelles. Parallèlement, le module de batterie à coque carrée recyclée peut être réutilisé, réduisant encore davantage son impact sur l'environnement.
3. Introduction au processus du module de batterie à coque carrée
(1) Étape de préparation du matériau
Le processus de la ligne de production PACK de modules de batterie à coque carrée commence par l'étape de préparation du matériau, qui est cruciale. Les matières premières des composants de la batterie, telles que les matériaux d'électrode positive, les matériaux d'électrode négative et les électrolytes, sont comme la pierre angulaire d'un bâtiment et leur qualité détermine directement les performances du produit final. À ce stade, le contrôle de la qualité est particulièrement crucial et les fabricants doivent établir un système d’inspection de qualité strict pour garantir que chaque matière première répond à des normes de qualité élevées. Par exemple, des tests stricts sont effectués sur la pureté des matériaux des électrodes positives afin de garantir un transport efficace des ions pendant les processus de charge et de décharge de la batterie. En même temps, évaluez la stabilité du matériau de l'électrode négative pour éviter les réactions indésirables pendant l'utilisation. Seules les matières premières ayant fait l’objet d’un contrôle strict peuvent constituer une base solide pour les étapes de processus ultérieures.
(2) Processus de fabrication des cellules de batterie
En tant que composant principal des batteries, les cellules de batterie sont fabriquées à l’aide d’une technologie avancée de production de cellules de batterie. Le processus d'enroulement ou d'empilement peut combiner avec précision les matériaux des électrodes positives et négatives pour former une structure de cellule de batterie stable. Dans ce processus, une grande précision et cohérence sont requises. Par exemple, en contrôlant avec précision la tension et la vitesse d'enroulement, la structure interne de chaque cellule de batterie est assurée d'être uniforme et cohérente, garantissant ainsi la stabilité des performances. Dans le même temps, le processus d’empilement nécessite un contrôle strict de l’épaisseur et de l’alignement de chaque couche de matériau afin d’améliorer la densité énergétique et la durée de vie des cellules de la batterie. La clé de cette étape est de garantir la cohérence et la stabilité des performances des cellules de la batterie, en fournissant des composants de base de haute qualité pour les étapes ultérieures du processus.
(3) Processus de test cellulaire
Une fois la fabrication des cellules de batterie terminée, le test des cellules de batterie est effectué immédiatement. En effectuant des tests complets sur les performances électriques des cellules de batterie, telles que la tension, la capacité, la résistance interne et d'autres paramètres, nous pouvons sélectionner les cellules de batterie qui répondent aux normes. Cette étape est comme la sélection des soldats, seules les meilleures cellules de batterie peuvent passer à l'étape suivante. Selon les statistiques, après des tests et un contrôle stricts, les cellules de la batterie peuvent mieux fonctionner lors de la production ultérieure, améliorant considérablement la qualité et la fiabilité de l'ensemble du module de batterie. Assurez-vous que chaque cellule de batterie peut fonctionner correctement lors de la production ultérieure, fournissant ainsi une base fiable pour l'assemblage des modules.
(4) Processus d'assemblage des modules
Lors de la phase d'assemblage des modules, les équipements d'assemblage hautement automatisés jouent un rôle important. Les cellules de la batterie sont assemblées en modules de manière ordonnée, complétant des étapes telles que la disposition des cellules, la liaison des fils et l'ajout de matériau isolant. L'équipement automatisé peut garantir la précision et la rapidité d'assemblage de chaque module, améliorant ainsi l'efficacité de la production. Par exemple, lors du processus de disposition des cellules de batterie, un positionnement mécanique précis garantit un espacement uniforme entre les cellules, ce qui est bénéfique pour la dissipation thermique et l'amélioration des performances. Le soudage des fils de connexion nécessite un équipement de soudage de haute précision pour assurer une connexion ferme et fiable, réduire la résistance et améliorer l'efficacité de la transmission d'énergie. L'ajout de matériaux isolants peut prévenir efficacement les fuites et les courts-circuits et améliorer la sécurité des modules de batterie.
(5) Technologie d'appariement cellulaire
Afin d'améliorer les performances globales, la ligne de production PACK de modules de batterie à coque carrée adopte la technologie d'appariement des cellules. En faisant correspondre avec précision les performances des cellules de la batterie, la cohérence de chaque module pendant le processus de charge et de décharge est assurée. C'est comme former un excellent groupe, où chaque instrument doit être coordonné et cohérent afin de jouer de la belle musique. Par exemple, la correspondance basée sur des paramètres tels que la capacité des cellules et la résistance interne permet aux cellules de chaque module de fonctionner de manière synchrone pendant la charge et la décharge, réduisant ainsi les pertes d'énergie et améliorant les performances globales et la durée de vie des composants de la batterie.
(6) Étapes d'emballage et d'inspection de la qualité
Une fois l’assemblage du module terminé, le produit entre dans la phase d’emballage. Dans le même temps, une inspection de qualité complète est effectuée sur les composants de la batterie pour garantir que les produits répondent aux normes de qualité. Pendant le processus d'emballage, des matériaux d'emballage robustes et respectueux de l'environnement sont utilisés pour protéger le produit contre les dommages pendant le transport et le stockage, tout en répondant aux exigences environnementales. Le processus d'inspection de la qualité effectue une inspection complète de l'apparence et de la fonctionnalité du produit, notamment la vérification des rayures sur la coque extérieure, des connexions sécurisées et du respect des normes de performance. Pour garantir que les utilisateurs reçoivent des produits de batterie fiables et de haute qualité.
(7) Processus de test du produit fini
Les tests finaux du produit sont effectués sur la ligne de production, qui teste de manière exhaustive les performances électriques, la sécurité et d'autres aspects de l'ensemble du PACK de modules de batterie. Cette étape s'apparente au test final du produit, garantissant le niveau de qualité avant de quitter l'usine et répondant aux besoins du marché et des clients. Par exemple, effectuer des tests de performances électriques pour vérifier si la capacité, la tension, la résistance interne et d'autres paramètres du module de batterie répondent aux exigences de conception ; Effectuez des tests de sécurité, y compris les performances en cas de surcharge, de décharge excessive, de court-circuit, de température élevée et d'autres conditions. Seuls les produits ayant réussi ces tests rigoureux peuvent entrer sur le marché et fournir une assistance électrique fiable aux utilisateurs.
4. Cas de conception du module de batterie à coque carrée
(1) Conception du module de batterie SAIC-GM Ultium
1. Introduction aux caractéristiques de trois types de modules
La conception du module de batterie Ultium de SAIC GM présente des caractéristiques uniques. Il se compose d'une batterie souple et de deux cellules carrées d'épaisseurs différentes pour former la base des cellules de batterie, ce qui rend le module compatible en termes de taille globale. Que ce soit dans différents modèles de véhicules électriques ou dans différents scénarios d’utilisation, il peut être appliqué de manière flexible.
Les trois modules adoptent une méthode de refroidissement intégrée au module, qui intègre la plaque refroidie à l'eau en bas. Cette conception peut réduire efficacement la température de la batterie, améliorer les performances et la durée de vie de la batterie. Selon des données pertinentes, les modules de batterie utilisant le refroidissement intégré au module peuvent réduire la température de la batterie de plus de 10 % par rapport aux méthodes de refroidissement traditionnelles.
Le module à coque carrée adopte une méthode de sortie à deux terminaux, tandis que le module soft pack adopte une méthode de sortie à un seul terminal. Cette conception rend le Pack compatible avec deux connexions de jeux de barres haute tension différentes, et la conception globale est simplifiée en raison de l'absence de lignes d'échantillonnage et de communication basse tension. Cela réduit non seulement les coûts de production, mais améliore également l’efficacité de la production.
2. Affichage de la conception du module à coque carrée
SAIC General Motors a clairement démontré la batterie à coque carrée d'Ultium, qui est principalement divisée en deux épaisseurs de batteries différentes (avec la même hauteur et la même largeur). Lors de la conception de la soupape de décharge pour éléments de batterie, deux types de batteries ont subi des traitements différents. Cette conception peut améliorer efficacement la sécurité des batteries et empêcher les explosions en cas de surcharge, de décharge excessive, de courts-circuits et d'autres situations.
En termes de protection contre l'emballement thermique, les mesures suivantes sont principalement prises : des matériaux isolants sont utilisés pour protéger l'espacement entre chaque cellule de batterie, et des feuilles de mica sont utilisées pour bloquer la soupape de surpression au-dessus de la cellule de batterie. Cela garantit la sécurité de la batterie même si le couvercle supérieur du module de batterie est en plastique. Parallèlement, le refroidissement intégré peut également contribuer à améliorer la dissipation thermique des cellules de la batterie dans des états normaux et d'emballement thermique, à réduire la température de la batterie et à améliorer ses performances et sa durée de vie.
Il n'y a pas de conception d'interface basse tension dans ce module, et la partie saillante peut être le PCBA de la CMU sans fil insérée. Cette partie est alimentée et échantillonnée via FPC et pontée en premier. Cette conception améliore non seulement l'intégration des modules de batterie, mais réduit également les coûts de production.
3. Explication de la conception du module du package logiciel
La conception du module soft pack n'était pas au centre de la conception publiée en Chine, donc un seul module a été affiché sans dissection. Le module soft pack et le module à coque carrée ont la même taille et le même point d'installation, et ont été traités avec la même sortie terminale sur l'interface de sortie de bus du module. En raison de l'espace dans la direction Z du module, aucune structure saillante visible de la CMU sans fil n'est ici visible.
La conception du module soft pack présente l'animation des cellules de la batterie et le design, qui est en fait assez similaire au concept de compatibilité entre le soft pack MEB et la conception à coque carrée de Volkswagen. Grâce à son module d'emballage souple, General Motors a organisé deux concepts d'empilage avec des directions différentes, conçus avec des hauteurs et des capacités différentes, offrant ainsi plus de choix aux utilisateurs.
(2) Conception de la batterie Tesla LFP version modèle 3
1. Description de la taille de conception de compatibilité du module
Le module de batterie Tesla LFP version modèle 3 adopte une conception compatible, avec deux configurations différentes de 25 cellules et 28 cellules, totalisant 106 cellules, transformées en deux spécifications de module pour être compatible avec la conception originale du module ternaire. Cette conception peut réduire efficacement les coûts de production et améliorer l'efficacité de la production.
Selon des données pertinentes, les modules de batterie dotés de cette conception compatible peuvent réduire les coûts de production de plus de 20 % par rapport aux conceptions traditionnelles. Dans le même temps, cette conception peut également améliorer les performances et la durée de vie de la batterie, répondant ainsi aux exigences des utilisateurs en matière de gamme de véhicules électriques.
2. Introduction à la conception des plaques de refroidissement par eau et de la structure d'installation
La plaque refroidie par eau est intégrée au bas du module et possède une structure externe complète qui correspond à cette plaque refroidie par eau. D'une part, cela confère au module une résistance mécanique suffisante et, d'autre part, il présente également une distance d'isolation suffisante. La fonction principale des plaques refroidies à l'eau sur le LFP est le chauffage à basse température, et dans les versions NCM ultérieures, le problème de la dissipation thermique doit être résolu.
Le défi majeur dans la conception de cellules de batterie de 82 mm d’épaisseur est de parvenir à une charge ultra rapide de 250 kW. Dans cette conception, en raison de la hauteur des cellules de batterie à coque carrée et des panneaux d'échantillonnage et d'isolation correspondants du module, Tesla a ajusté la disposition du panneau d'échantillonnage CMU. Il ne s'agit pas de la partie couchée du module d'origine, mais du mode d'extension du circuit imprimé flexible. Ici, seule la partie découpée est utilisée.
3. Explication de l'ajustement de la disposition des échantillons d'échantillonnage de la CMU
En raison de la hauteur des cellules de batterie à coque carrée et des cartes d'échantillonnage et d'isolation correspondantes du module, Tesla a ajusté la disposition de la carte d'échantillonnage CMU et a adopté un mode d'extension de carte de circuit imprimé flexible. Cette conception peut réduire efficacement les coûts de production et améliorer l'efficacité de la production.
Selon les données pertinentes, la disposition des plaques d'échantillonnage CMU utilisant le mode d'extension flexible des circuits imprimés peut réduire les coûts de production de plus de 15 % par rapport aux conceptions traditionnelles. Dans le même temps, cette conception peut également améliorer l'intégration des modules de batterie, réduire le poids des modules de batterie et augmenter l'autonomie des véhicules électriques.
5. La tendance de développement de la technologie des modules de batterie à coque carrée
(1) Caractéristiques de la ligne de production automatisée
1. Production efficace
Avec les progrès continus de la technologie, le rôle des lignes de production automatisées dans la production de modules de batteries à coque carrée est devenu de plus en plus important. Après l’introduction de robots et d’équipements d’automatisation, l’efficacité de la production a été considérablement améliorée. Par exemple, dans le processus d’assemblage de modules de cellules de batterie, les équipements automatisés peuvent réaliser des opérations complexes à une vitesse extrêmement rapide, raccourcissant ainsi considérablement le cycle de production. Selon les statistiques, par rapport aux opérations manuelles traditionnelles, les lignes de production automatisées peuvent effectuer plusieurs fois, voire des dizaines de fois, la charge de travail en même temps, répondant ainsi à la demande croissante de modules de batterie sur le marché. Cela améliore non seulement la capacité de production de l'entreprise, mais s'adapte également mieux à l'environnement du marché en évolution rapide.
2. Réduire les coûts de main-d'œuvre
L'application de lignes de production automatisées réduit la dépendance à l'égard d'un grand nombre de travailleurs, réduisant ainsi les coûts de main-d'œuvre. Dans le mode de production traditionnel, un grand nombre de travailleurs sont nécessaires pour un travail répétitif, ce qui non seulement entraîne des coûts de main-d'œuvre élevés, mais rend également difficile la garantie de l'efficacité et de la qualité de la production. Les lignes de production automatisées peuvent réaliser une production sans personnel ou avec moins de personnel, ne nécessitant qu'un petit nombre de personnel technique pour la surveillance et la maintenance. Dans le même temps, le fonctionnement des lignes de production automatisées est plus stable, réduisant les fluctuations de production et les erreurs causées par des facteurs humains, améliorant ainsi l'efficacité de la production et la qualité des produits.
3. Améliorer la stabilité de la qualité du produit
Un fonctionnement mécanique précis et un contrôle qualité strict sont essentiels pour garantir la cohérence et la précision des produits dans les lignes de production automatisées. L'équipement automatisé peut compléter chaque processus de production avec des actions de haute précision, garantissant la précision de l'assemblage et la qualité des modules de cellules de batterie. Par exemple, dans le processus de soudage des fils de connexion, l'équipement de soudage automatisé peut garantir la fermeté et la fiabilité des points de soudage, réduire la résistance et améliorer l'efficacité de la transmission de l'énergie électrique. De plus, les lignes de production automatisées peuvent également surveiller et retracer les données en temps réel pendant le processus de production. Une fois les problèmes découverts, ils peuvent être ajustés et traités en temps opportun. Cela permet de détecter et de résoudre les problèmes en temps opportun, améliorant ainsi la stabilité de la qualité des produits.
4. Amélioration de la sécurité
Le processus d'assemblage des modules de batterie à coque carrée implique des matériaux à haute tension et à haute densité énergétique, et le fonctionnement manuel peut présenter des risques pour la sécurité. Les lignes de production automatisées réduisent les risques opérationnels et améliorent la sécurité de la production en adoptant des mesures de protection de sécurité et des systèmes de contrôle intelligents. Par exemple, lors du processus de test des modules de batterie, un équipement de test automatisé peut tester de manière exhaustive les performances électriques et la sécurité de la batterie, garantissant ainsi que le produit répond aux normes de sécurité. Dans le même temps, des systèmes de contrôle intelligents peuvent surveiller en temps réel les risques pour la sécurité dans le processus de production. Une fois des situations anormales détectées, des mesures rapides peuvent être prises pour assurer la sécurité du personnel de production.
5. Flexibilité accrue
La conception modulaire permet à la ligne de production automatisée d'avoir une grande flexibilité et peut être ajustée en fonction des différentes exigences du produit et des changements de processus. Par exemple, lorsque la demande du marché change, les entreprises peuvent rapidement produire des produits qui répondent à la demande du marché en ajustant la combinaison de modules des lignes de production automatisées. Cette flexibilité permet à la chaîne de production de s'adapter aux évolutions du marché et de répondre aux divers besoins de production. Dans le même temps, la conception modulaire facilite également la maintenance et la mise à niveau des lignes de production, réduisant ainsi les coûts d'exploitation des entreprises.
6. Protection de l'environnement et économies d'énergie
Les lignes de production automatisées contribuent à la protection de l'environnement et à la conservation de l'énergie en optimisant les processus de production et en réduisant les gaspillages d'énergie inutiles. Par exemple, dans le processus de production, les équipements automatisés peuvent ajuster raisonnablement la consommation d'énergie en fonction des besoins réels, évitant ainsi le gaspillage d'énergie. En outre, les lignes de production automatisées peuvent également réduire les déchets et les émissions de polluants au cours du processus de production, ce qui correspond à la tendance de développement de la fabrication verte. Cela est non seulement bénéfique pour la protection de l'environnement, mais également pour établir une bonne image sociale des entreprises et renforcer leur compétitivité.
(2) Perspective du processus d'empilement carré
1. Analyse comparative des processus de stratification et de bobinage
Le processus de bobinage a longtemps dominé le domaine des batteries de puissance, principalement en raison de son efficacité de production élevée et de son faible coût. Du point de vue de l'histoire du développement, la technologie de bobinage a été appliquée depuis les batteries grand public et a traversé le processus de développement depuis les bobineuses manuelles, les bobineuses semi-automatiques jusqu'aux bobineuses entièrement automatiques, améliorant considérablement l'efficacité de la production. Dans le processus de développement des batteries grand public vers les batteries de puissance, la technologie du bobinage a également emboîté le pas et est largement utilisée dans les batteries carrées et cylindriques. À l'heure actuelle, la capacité totale installée de batteries carrées pour véhicules à énergies nouvelles en Chine est d'environ 42,25 GWh, soit 74,1 % de la capacité totale installée, dont la plupart utilisent la technologie des bobinages. En revanche, le processus de laminage est actuellement principalement appliqué dans le domaine des batteries souples, avec une part de marché plus faible. Le processus de laminage présente des inconvénients évidents tels qu'une faible efficacité de production, une complexité de processus élevée, un contrôle de qualité difficile, un encombrement important de l'équipement et un taux d'investissement élevé par wattheure. À l'heure actuelle, l'efficacité de l'industrie nationale des machines à plastifier est généralement de 1-1,2 secondes par pièce et par station unique. Ce n'est que lorsque l'efficacité est améliorée à environ 0,2 secondes par pièce que le processus de laminage peut être comparable en termes de coût à celui du processus de bobinage.
2. Taille de batterie plus longue et avantages de l'empilage
Avec le développement des véhicules électriques, les entreprises commencent à développer des châssis, des modules de batterie et des tailles de cellules pour les véhicules électriques. La plate-forme MEB de Volkswagen est un exemple typique, où la taille des modules et des cellules de ses batteries augmente. L'industrie estime généralement que les grands modules et les grandes batteries constituent la tendance de développement des futures batteries de puissance. À mesure que les batteries deviennent plus longues, le processus de remontage deviendra de plus en plus difficile à réaliser. Le procédé laminé présente des avantages significatifs en termes de performances. Dans les mêmes conditions, le processus de laminage peut augmenter la densité énergétique de la batterie de 5 %, la durée de vie de 10 % et le coût de 5 %. Par exemple, Yang Hongxin, directeur général de Honeycomb Energy, a présenté que la densité énergétique des batteries produites par la technologie laminée est plus élevée, ce qui peut répondre à la demande d'autonomie des véhicules électriques ; Durée de vie plus longue, réduisant les coûts d'utilisation des utilisateurs ; La baisse des coûts a amélioré la compétitivité des entreprises.
3. Percée dans les équipements pour la production de procédés laminés
Honeycomb Energy a réalisé des percées significatives dans le développement d'équipements de production laminés. À l'heure actuelle, le développement et l'introduction d'une machine de plastification à grande vitesse rotative à 45 degrés sont terminés, avec une efficacité de plastification à une seule station allant jusqu'à 0,6 secondes par feuille. Dans le même temps, Honeycomb a achevé la vérification d'une vitesse de station unique de 0,45 s/pièce ainsi que le développement et la fabrication de prototypes. Il est prévu qu'un équipement de plastification à station unique avec une vitesse de 0,25 s/pièce puisse être développé d'ici 2{{10}}23. D'ici 2023, le processus de laminage ultra-rapide de 0,25 secondes résoudra efficacement le problème d'efficacité du processus de laminage et devrait dépasser l'efficacité du processus de bobinage. Par exemple, la première phase de production de Honeycomb Energy à l'usine Jintan de Changzhou a été améliorée pour atteindre une efficacité de production à station unique de 0,6 secondes par pièce, et la capacité de production atteindra 4 GWh en 2021 ; La deuxième phase peut atteindre un empilage à grande vitesse en 0,45 seconde, avec une capacité de production de 8 GWh d'ici 2022. De plus, l'équipement de production de technologie de stratification à grande vitesse de 0,6- seconde de Honeycomb Energy est produit en coopération avec des sociétés étrangères. fournisseurs d'équipements, tandis que l'équipement de 0,45-seconde est conçu indépendamment par Honeycomb Energy. Plus de 10 brevets connexes ont été déposés et ils seront développés conjointement avec deux fournisseurs d'équipements à l'avenir.
6. Difficultés dans la conception et le processus des modules de batterie à coque carrée
(1) Difficultés de la batterie Nezha Tiangong
1. Analyse des difficultés de conception structurelle
Tiangong Battery est confronté à de nombreuses difficultés de conception structurelle dans le processus d'intégration sans module. Lors de la conception de batteries à coque carrée CTC, la protection globale en cas d'emballement thermique constitue un défi majeur. Une cellule de batterie ternaire avec une densité énergétique de 246Wh/kg possède une énergie énorme, et une cellule de batterie proche de 1kWh dégage une chaleur intense. Pour résoudre ce problème, Tiangong Battery a pris une série de mesures. Premièrement, une seule pièce de feuille isolante est utilisée pour protéger le couvercle supérieur du matériau composite, afin d'éviter de graves dommages au bloc-batterie causés par la chaleur lors d'un emballement thermique. Parallèlement, afin de concevoir le plateau à bords bas, un couvercle en matériau composite est spécialement utilisé. D'une part, cela peut améliorer efficacement la capacité de couverture des bords et, d'autre part, il est nécessaire de garantir que le matériau isolant peut protéger la couverture contre les dommages lors d'un emballement thermique.
En outre, la conception des modules au format grille de la batterie Tiangong a également posé des défis en matière de conception structurelle. Cette conception doit remplir un matériau d'isolation thermique d'aérogel à faible conductivité thermique de qualité spatiale entre les noyaux électriques, et en même temps, elle doit atteindre une isolation thermique de plus de 1000 degrés, ignifuge UL94 V0, industriel militaire. protection électrique avec conception de sécurité de redondance d'isolation électrique 800 V, conception de redondance de court-circuit d'échantillonnage, conception de sécurité de redondance de module et de court-circuit, ainsi que protection structurelle de type compartiment d'un cadre en aluminium léger à haute résistance, sécurité de structure d'expansion de plus de 2000N et grand module personnalisé hautement intégré. Ces exigences imposent des exigences extrêmement élevées en matière de sélection des matériaux et de précision des processus.
2. Exploration des difficultés du système de gestion de batterie
Après avoir rejoint la gestion cloud, le système de gestion de batterie de Tiangong Battery est confronté à des difficultés telles que l'estimation de l'algorithme SOH basé sur le cloud basé sur une grande quantité d'extraction de données. La gestion du cloud nécessite une grande quantité de collecte de données et un téléchargement à grande vitesse sur des plates-formes de serveurs, ce qui pose des défis en termes de stabilité et de sécurité de la transmission des données. Dans le même temps, comment extraire avec précision des informations utiles à partir de données massives et effectuer une estimation par algorithme SOH basé sur le cloud pour parvenir à une meilleure gestion des batteries constitue également un défi technique.
Dans le système embarqué du véhicule, l'algorithme BMS doit fournir un état de fonctionnement de la batterie plus basique, combiné à des contrôleurs de domaine et à des algorithmes basés sur le cloud pour gérer la batterie. Cela nécessite une collaboration efficace et précise entre différents algorithmes pour éviter les conflits ou les erreurs de jugement. De plus, avec l’accumulation continue de données sur la batterie, comment stocker, gérer et analyser efficacement les données pour optimiser en permanence le système de gestion de la batterie constitue également un défi à long terme.
(2) Difficultés liées au soudage au laser du module de batterie à coque carrée de stockage d'énergie
1. Explication des difficultés de soudage pour la barre omnibus du module PACK de batterie à coque carrée
Il existe de multiples difficultés lors du soudage du jeu de barres du module PACK de batterie à coque carrée de stockage d'énergie. Premièrement, les matériaux minces constituent un problème majeur, car une soudure virtuelle a tendance à se produire lorsque plusieurs pièces sont empilées et soudées, ce qui entraîne une résistance insuffisante et une mauvaise conductivité. En effet, les matériaux minces ont un transfert de chaleur inégal pendant le processus de soudage, ce qui peut facilement conduire à un soudage instable. De plus, une largeur de connexion insuffisante des cordons de soudure peut également entraîner une résistance insuffisante, affectant les performances globales du module de batterie.
Ces difficultés constituent une menace pour la sécurité et la fiabilité des batteries de stockage d’énergie. Si la qualité du soudage ne répond pas aux normes, des problèmes tels qu'un courant instable, un échauffement excessif et même des accidents de sécurité peuvent survenir lors de l'utilisation de la batterie.
2. Solutions proposées
Une série de solutions ont été proposées pour résoudre ces difficultés. Premièrement, contrôler la planéité des matériaux entrants est crucial. Grâce à une inspection et un contrôle de qualité stricts, assurez-vous que la planéité des matériaux de soudage répond aux exigences et réduisez les problèmes de soudage virtuels causés par des matériaux inégaux. Deuxièmement, concevez des luminaires avec d'excellentes performances et contrôlez l'écart de serrage. La conception du luminaire doit être capable de fixer avec précision le matériau de soudage, d'assurer la stabilité pendant le processus de soudage et d'éviter les espaces excessifs ou inégaux pouvant affecter la qualité du soudage.
L’utilisation de lasers à fibre à petit noyau et le soudage swing sont également des solutions efficaces. Les lasers à fibre à petit noyau peuvent fournir une densité d'énergie plus élevée, rendant le soudage plus précis. Le soudage swing peut augmenter la largeur du joint de soudure et améliorer la résistance du soudage. Grâce à l'application complète de ces solutions, la qualité du soudage de la barre omnibus du module PACK de batterie à coque carrée de stockage d'énergie peut être efficacement améliorée, améliorant ainsi la sécurité et la fiabilité de la batterie.