九游娱乐app下载:

  PACK产品研究开发与设计(17)：模组结构设计（固定与连接、膨胀力缓冲设计）

  本合集旨在深入剖析PACK设计有关技术，从基础理论到典型案例，提供干货满满、实用的独家电池包设计秘籍。

  传统电池包的模组一般包含电芯-模组-电池包的三级结构，逐步向无模组化方向发展，未来进一步向CTC、CTB方案进化。本文主要介绍传统方案的模组结构设计。

  动力电池模组是连接电芯与电池包的承上启下环节，处于电池系统三级结构的中间层级：

  模组的设计直接影响着整包的单位体积内的包含的能量、热管理效率和安全性能。例如，宁德时代麒麟电池采用第三代CTP技术，通过模组结构创新将体积利用率从传统设计的40%提升至72%，单位体积内的包含的能量达到255Wh/kg，这直接源于其模组设计的突破。

  动力电池模组的核心功能：能量存储与传输、机械固定与支撑、热管理支持、安全防护与隔离、电气连接与管理

  电芯直接影响模组边界尺寸的以下几个方面：机械接口、电气接口和外轮廓的尺寸和形式。

  油车改电车：后备箱凸起区域（Z向300mm+）常需双层模组或旋转固定，避免增加模组种类。

  其中，机械部分实际反映出来的是：模组的固定和连接；连接可靠性在模组层级主要是关注模组电连接设计；温用、电气、其他大多数表现在安全设计中；单位体积内的包含的能量贯穿整个设计当中；热管理在模组层级，大多数表现的是传热路径的建立以及保温设计。

  模组的核心任务是将电芯“固定成整体”，同时保证电力畅通。固定方式包括：焊接、粘结、螺栓紧固、捆扎。

  无论是圆柱、软包还是方形电芯模组，本质是都是使用一些结构件，将多个电芯通过串并联组合成模组。

  1、固定电芯：固定和连接电芯自身，使之成为一个整体，并且具备足够的结构强度和刚度；

  机械固定和连接：主要发挥的是机械承载的作用，在设计时主要考虑机械固定和连接的强度、刚度；

  电气固定和连接：不单需要仔细考虑固定和连接的强度，还需要仔细考虑过电流能力、是否有电化学腐蚀现象等。

  （1）圆柱电芯模组1）圆柱电芯模组相比软包电芯和方壳电芯固定难度更大，因为还要防止电芯自身转动

  一般使用带有圆柱形凹槽的电芯固定架，为防止圆柱电芯转动，一般会使用胶水粘接电芯。

  2）圆柱电芯模组电芯的连接技术很成熟，主要有传统的电阻焊接和新工艺的铝丝超声焊接

  结构分解：内部卷绕、叠片后的结构、外部金属或者塑胶防护结构、安全设置结构

  1）固定：大都使用外围框架式固定（指多个方形电芯使用胶水或者带黏接性能的材料，通过压力先固定起来或者通过胶水、带黏接性能的材料固定到外框架上去）

  外框架一般只固定X、Y、Z两个方向的自由度，剩下一个方向由电芯自身的传导或者胶粘方式固定

  焊接：激光焊接或者超声波焊接，接触阻抗小、易批量生产、、不会产生电化学腐蚀

  另一种固定方式：把软包电芯装在王一个只有一面开口的盒子当中，然后再填充一些有黏接性能的填充物，以达到保护和固定电芯的左右。（与铅酸电池成组方式类似）

  螺栓连接：容易压溃极耳（极耳较薄）或者接触不良，连接一致性差，易发生电化学腐蚀

  电芯在充放电过程中会产生膨胀力，同时电池包又需承受整车振动和冲击，如何平衡这两者是关键。

  电芯膨胀力的缓冲材料多采用泡棉类材料（硅泡棉、CR、PU、MPP、EVA等），其软而韧的特性，既能吸收膨胀产生的机械能，又能通过形变释放内部压力。

  泡棉的弹性模量需与电芯的膨胀力相匹配。目前的一些多个方面数据显示，电芯的膨胀力大小从几KN到20+KN都有，因此就需要泡棉具有较高的弹性模量，避免被压溃失效。

  低初始刚度（弹性模量0.1-0.5MPa）：平缓压力上升，避免电芯瞬时过载；

  高回弹率（＞90%）：卸载后快速复原，压缩永久变形率＜5%，保障长期缓冲效能。

  缓冲材料通常要通过背胶粘贴在电芯大面，分为单面背胶和双面背胶两种。双面背胶能轻松实现更高的模组结构刚度，即电芯之间的夹紧力更大，适用于模组长度较大的场合。

  实际上，通过原位压力映射、CT扫描、有限元仿真等方法，不难发现电芯产生的膨胀力往往不是均匀分布的。

  1）电芯中间区域区域的膨胀力一般大于边缘的膨胀力，因此某些电池包模组为了均匀分散膨胀力，采用“回型框”形状的缓冲材料（即泡棉材料中间开孔）。

  2）一些更激进的方案可能会采用“两条竖框”形式的泡棉，即只在电芯的大面的两侧贴两个竖条形的泡棉。

  不过这种方案存在一定的潜在风险，激光焊接过程可能残留焊渣（存在一定概率），飞溅落入电芯之间（该方案电芯上边缘没有遮挡）。

  3）此外，在一些膨胀力较小的场景下，也可能直接采用整块泡棉粘贴于电芯大面作为缓冲材料。

  免责声明：自身能力有限，如有错误之处，欢迎指出~本文仅供学习参考，所用图片、文字部分来源自网络，如涉及作品版权问题，请及时告知，将马上删除，无任何商业用途！

  原文标题:PACK产品研究开发与设计(17)：模组结构设计（固定与连接、膨胀力缓冲设计）

  上市企业2GWh固态电池量产线亿元！锂电巨头拿下宁德时代天价磷酸铁锂大单

  芯片定乾坤！猎豹出击：120V耐压、黄金精度、双重均衡，国产BMS突破800V生死关