Batteriepack-Montageprozess Serie 2 – Stapeln und Extrudieren von Modulen
1. Wichtige Schritte beim Stapeln von Modulen
Bei der Modulmontage werden mehrere Zellen nach einem vorgegebenen Design und einer vorgegebenen Struktur zu einem Batteriemodul mit spezifischen Funktionen und Leistungen kombiniert. Dabei werden die Zellen durch verschiedene Verbindungsmethoden (wie Schweißen, mechanische Befestigung usw.) eng miteinander verbunden. Zusätzliche Materialien wie Hitzeschilde und Isolierfolien gewährleisten die hervorragende Leistung des Moduls in Bezug auf elektrische Leistung, Wärmemanagement und Sicherheit.
1.1 Modulstapelung
Zweck des Vorgangs: Kombinieren Sie die Zellen in der richtigen Reihen-Parallel-Anordnung und stellen Sie dabei die elektrische Verbindung und mechanische Stabilität zwischen den Zellen sicher.
In der Regel besteht die negative Elektrode von Lithium-Ionen-Zellen aus Kupfermetall und die positive Elektrode aus Aluminiummetall. Die Anordnung der Zellen im Modul richtet sich nach der benötigten Spannung und Kapazität des Akkupacks.
Beispielsweise beträgt die erforderliche Kapazität und Spannung eines bestimmten Energiespeicher-Akkupacks 314 Ah und 332,8 V. 104 Zellen können in Reihe geschaltet werden (die Nennspannung der Lithium-Eisenphosphat-Zelle beträgt 3,2 V), aufgeteilt in vier Module mit je 26 Strängen. Die Kapazität einer einzelnen Zelle beträgt 314 Ah. Das Akkupack ist also 1P104S und das Modul 1P26S. Im Modul selbst ermöglicht die abwechselnde Anordnung der Plus- und Minuspole der Zellen die Verwendung von Aluminium-Reihenstäben, die zuverlässig in Reihe geschaltet werden können.
Laserschweißgerät für Lithium-Ionen-Batterien
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*Der Produktionsprozess muss Polaritätsfehler vermeiden, die zu Schäden am Batteriemodul, Leistungseinbußen und sogar Sicherheitsunfällen führen können.
Polaritätsprüfungsmethode: Polaritätserkennung zur
oling oder CCD v
Bild
Erkennung
Bei diesem Modulstapelprozess spielt die automatisierte Montagetechnik eine entscheidende Rolle. Automatisierte Anlagen können die Zellen präzise in der vorgegebenen Position platzieren und mithilfe von Roboterarmen, Förderbändern und anderen Geräten effiziente und stabile Stapelvorgänge gewährleisten.
Um die Leistung und Sicherheit des Moduls weiter zu verbessern, werden während des Stapelvorgangs Wärmedämmplatten und Isolierplatten hinzugefügt. Die Wärmedämmplatten und Isolierplatten werden mit Klebstoff auf der großen Oberfläche der Batteriezelle befestigt. Dies kann eine gewisse Rolle bei der Fixierung der Batteriezellen zwischen den Modulen spielen und verhindern, dass sie während des Hebevorgangs herunterfallen.
1.1.1 Automatisierte Montage von Wärmedämmplatten: „Firewall“ unter hoher Temperatur
Kernfunktion
Die Wärmedämmplatte besteht üblicherweise aus Hochleistungsdämmstoffen wie Keramikfasern oder speziellen Polymerverbundwerkstoffen, die den Wärmeübergang zwischen den Batteriezellen wirksam verringern, eine Wärmebarriere zwischen den Batteriezellen bilden, die Ausbreitung eines thermischen Durchgehens verhindern und Temperaturen von bis zu 1200 °C standhalten können, wodurch eine Verschlechterung der Batterieleistung oder Sicherheitsrisiken durch lokale Überhitzung vermieden werden.
1.1.2 Intelligente Installation von Dämmplatten: „Verkehrspolizei“ des Stroms
Materialauswahl
Verwenden Sie Materialien mit hervorragenden Isolationseigenschaften, wie etwa Polyimidfolie (Spannungsfestigkeit > 3 kV), Epoxidharzplatten oder Teflon, mit einer Dicke von üblicherweise 0,2–0,5 mm, um Kurzschlüsse zwischen den Batteriezellen zu verhindern und die elektrische Sicherheit des Moduls zu gewährleisten.
Um einen Temperaturausgleich und eine gleichmäßige Krafteinwirkung auf die Batteriezellen zu gewährleisten, werden Isolierfolie und Wärmedämmfolie in der Regel abwechselnd zwischen die Batteriezellen des Moduls geklebt.
2. Extrusionsformung
Batteriestapel- und Extrusionsmaschine
ist ein Schlüsselelement in der Modulmontage. Ziel ist es, das gestapelte Batteriezellenmodul mit Endplatten, Stahlbändern und anderen Strukturteilen durch Druck fest zu fixieren, um die strukturelle Stabilität und die elektrische Leistung des Moduls zu verbessern. Der Prozess der Extrusionsformung läuft wie folgt ab:
2.1 Endplattenmontage und automatische Extrusion
Nach Abschluss des Batteriezellenstapelns gelangt das Modul in die automatische Extrusionsstation. Die Endplatte wird auf dem Extrusionswerkzeug montiert, das von einem Elektrozylinder angetrieben wird und mit einem Drucksensor zusammenwirkt, um die Presskraft in Echtzeit zu überwachen. Sobald die Klemmkraft den voreingestellten Wert erreicht, stoppt die Steuerung die Extrusion automatisch und hält den aktuellen Zustand aufrecht.
Materialinnovation:
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Endplatte aus extrudierter Aluminiumlegierung (Druckfestigkeit > 300 MPa), 40 % leichter als Stahl.
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Endplatte aus Kohlefaserverbundstoff, der Wärmeausdehnungskoeffizient ist auf die Batteriezelle abgestimmt, um die Temperaturverformung zu verringern.
Betriebszweck:
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Durch die Kontrolle der Modullänge soll ein Modulversatz beim Schweißen vermieden und sichergestellt werden, dass das Modul beim anschließenden Montageprozess des fertigen Produkts reibungslos verpackt und installiert werden kann.
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Durch die Kontrolle der Ebenheit des Pols wird der Abstand zwischen der Sammelschiene und dem Pol innerhalb eines bestimmten Bereichs kontrolliert, um eine gleichbleibende Schweißqualität sicherzustellen und Anomalien wie Kaltschweißen, große Spritzer und einen durch einen zu großen Abstand verursachten Zusammenbruch des Schmelzbads zu vermeiden.
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Durch die Kontrolle der Bodenebenheit soll sichergestellt werden, dass das Modul vollen Kontakt mit dem wärmeleitenden Material an der Unterseite (wie Heizfolie, Wärmeleitpad usw.) hat, um das Temperaturunterschiedsproblem des Moduls während des Wärmemanagements zu kontrollieren.
2.2 Stahlbandbefestigung
Anschließend bringt der Arbeiter das Stahlband oder Umreifungsband am Modul an, um eine Verschiebung oder Verformung während des anschließenden Transports und der Montage zu verhindern. Dadurch kann auch der Kontaktwiderstand zwischen den Batteriezellen optimiert und die elektrische Leistung sowie die Lade- und Entladeeffizienz des Moduls verbessert werden.
Während dieses Prozesses müssen Parameter wie Extrusionsdruck, Geschwindigkeit und Modulgröße streng kontrolliert und zur Rückverfolgbarkeit in das MES-System hochgeladen werden.
3. Modulverpackung
Die Modulverpackungsmethode hat einen wichtigen Einfluss auf die Leistung, Sicherheit und Produktionseffizienz des Moduls. Gängige Verpackungsmethoden sind: Modulbox, Kunststoffstahlband, Stahlband, Seitenwandschweißen oder Nieten oder Verschrauben
Betriebszweck:
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Fixieren Sie die Batteriezellen im Modul und sorgen Sie für ausreichende strukturelle Stabilität
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Begrenzen Sie die Modulgröße, um zu verhindern, dass die Modulgröße nach der Extrusion zurückprallt, sodass sie reibungslos verpackt werden kann
4. Automatisierung und intelligenter Trend zum Stapeln von Modulen
Mit der rasanten Entwicklung der erneuerbaren Energien steigen die Anforderungen an die Effizienz und Qualität der Batteriepackproduktion. Der Einsatz von Automatisierung und intelligenter Technologie in der Modulmontage ist zu einem wichtigen Mittel geworden, um die Produktionseffizienz zu steigern, Kosten zu senken und die Produktqualität zu sichern.
Modern
Montagelinien für Lithium-Ionen-Akkupacks
sind in der Regel mit hochpräzisen automatisierten Geräten wie automatischen Stapelmaschinen, Schweißrobotern und Prüfgeräten ausgestattet, die den gesamten Prozess vom Zellenladen, Stapeln und Schweißen bis hin zur Formgebung automatisiert abwickeln. Diese Geräte können nicht nur die Produktionsgeschwindigkeit und -konsistenz deutlich verbessern und menschliche Fehler reduzieren, sondern integrieren auch fortschrittliche Sensoren und Steuerungssysteme, um verschiedene Parameter im Produktionsprozess in Echtzeit zu überwachen und so eine präzise Kontrolle und Rückverfolgbarkeit der Produktqualität zu ermöglichen.
