محفظه باتری چیست؟

محفظه باتری چیست؟

"محفظه"به چارچوب ساختاری درون بسته باتری اشاره دارد که سلول ها را نگه می دارد و سازماندهی می کند. ساده به نظر می رسد، اما تعریف دقیق این اصطلاح از شرکتی به شرکت دیگر متفاوت است. زمانی که من در Rivian بودم، همه آن را "حامل سلولی" نامیدند. بعد از اینکه من به یک تامین کننده کره ای Tier-1 نقل مکان کردم، تمام اسناد داخلی به آن به عنوان "محل مسکن" اشاره کردند. یک چیز، نام متفاوت

من 11 سال است که در این صنعت هستم و احتمالاً بیشتر از هر زیرسیستم دیگری برای طراحی محفظه وقت صرف کرده ام. این به این دلیل نیست که خود فناوری بسیار دشوار است. به این دلیل است که تقریباً با هر چیز دیگری پیوند محکمی دارد. یک بعد از محفظه را تغییر دهید، و باید دوباره-شبیه‌سازی‌های حرارتی، ساختاری و مونتاژی را دوباره اجرا کنید.

اجازه دهید روی نیروی متورم سلولی تمرکز کنم - اینجا جایی است که من در بیشترین دام ها قدم گذاشته ام.

همه می‌دانند که سلول‌های منشوری در طول چرخه‌های شارژ/دشارژ متورم می‌شوند، اما میزان متورم شدن آنها بسته به داده‌های تامین‌کننده بسیار متفاوت است. من دیده‌ام که دیتاشیت‌های CATL ادعا می‌کنند 8 درصد تورم مادام العمر برای یک ظرفیت مشخص است، در حالی که سامسونگ SDI 12 درصد را برای یک سلول مشابه فهرست کرده است. وقتی از مهندسانشان می‌پرسید، می‌گویند «شرایط آزمایش متفاوت است». کدام یک درست است؟ هیچ کس واقعا نمی داند. بنابراین در طراحی، ما همیشه بدترین-مقدار موردی (12%) را در نظر می گیریم و سپس ضریب ایمنی 1.2× را اعمال می کنیم.

در سال 2021، من روی یک پروژه برای یک OEM ایالات متحده کار کردم (نمی توان نام آنها را نام برد). صفحات انتهایی محفظه فولادی 2.5 میلی متری بود. ده‌ها تکرار CAE - تنش و تغییر شکل همگی خوب به نظر می‌رسند. سپس، حدود 14 ماه پس از SOP، خرابی‌های مزرعه شروع به غلتیدن کردند. هنگامی که بسته‌ها را از هم جدا کردیم، صفحات انتهایی به وضوح به سمت بیرون خم شده بودند. شکاف هایی بین پرکننده شکاف و صفحه سرد ظاهر شد، مقاومت حرارتی بالا رفت و برخی از سلول ها 7 تا 8 درجه گرمتر از همسایگان خود کار می کردند. BMS خطا نکرد زیرا هنوز به آستانه نرسیده بود، اما پیری سریع اجتناب ناپذیر بود. ما نهایتاً به صفحه‌های انتهایی آلومینیومی قالب‌سازی{16} 4 میلی‌متری روی آوردیم و مشکل برطرف شد.(من اشاره نمی کنم که این صورت حساب دوباره چقدر به نظر می رسد.)

چرا شبیه سازی آن را پیدا نکرد؟

از آنجایی که مورد بارگذاری اجباری تورم-که به CAE وارد کردیم به سادگی اشتباه بود. داده های سازنده سلول در 25 درجه ثابت اندازه گیری شد. در حقیقت، زمانی که ماشین در تابستان در اطراف فونیکس در حال رانندگی است، دمای بسته به طور منظم از 45 درجه فراتر می رود. انبساط حرارتی الکترولیت + رشد سریع SEI=نیروی تورم واقعی بسیار بیشتر از مقدار برگه داده است. هیچ کس ضریب دقیق را نمی داند. پس از آن فاجعه، دیگر هرگز به شبیه‌سازی به تنهایی اعتماد نمی‌کنم - اکنون اعتبارسنجی چرخه دمای بالا{12}}در هر طراحی جدید را الزامی می‌کنیم.

سلول های استوانه ای داستان کاملا متفاوتی هستند.

برای 21700 یا 4680، بیشتر سفتی شعاعی آنها از خود قوطی می آید. انبساط محوری جزئی است. نگرانی اصلی فاصله و روش تثبیت است.

بسته ساختاری 4680 تسلا یک رویکرد شگفت‌انگیز است: سلول‌ها مستقیماً با چسب به ورقه‌های بالایی و پایینی متصل می‌شوند و به طور مؤثر سلول‌ها را به اعضای باربر تبدیل می‌کنند.

مزیت بزرگ:از بین بردن وزن یک محفظه سنتی
نقطه ضعف بزرگ:قابلیت سرویس دهی صفر - یک سلول بد و کل بسته ضایعات است.
شخصاً، من فکر می‌کنم این مبادله{0}}برای مدل کسب‌وکار تسلا کاملاً منطقی است (ادغام عمودی + طرز فکر گیگاکستینگ)، اما برای هر OEM که سرویس‌پذیری را در اولویت قرار می‌دهد مناسب نیست. مهندسان فورد و جنرال موتورز که با آنها صحبت کرده ام همچنان بر روی ماژول های قابل جابجایی اصرار دارند.

روش‌های متداول تثبیت سلولی استوانه‌ای-:

براکت‌های پلاستیکی با {0}قابلیت اتصال: ارزان‌ترین، عالی برای مونتاژ-حجم بالا، اما مراقب خزش باشید - PA66 GF30 تحت بار پایدار بالای 50 درجه تغییر شکل می‌دهد.

پایان دادن{0}}گیره صفحه: تمام ردیف بین صفحات جمع کننده در دو انتها فشرده می شود.

اتصال چسب: دقیقا همان کاری که تسلا انجام می دهد.

باندینگ یک پنجره فرآیند بسیار باریک دارد.

چسب خیلی کم → استحکام باند ناکافی.
سرریز بیش از حد ← روی دیواره جانبی سلول، به انتقال حرارت آسیب می رساند.
زمان درمان سردرد دیگری است. در یک پروژه ما از چسب ساختاری هنکل (چیزی Loctite، درجه دقیق آن را به خاطر نمی‌آورم) استفاده کردیم که 24 ساعت در دمای اتاق پخت می‌شد، اما خط ما فقط 4 ساعت زمان ماندگاری را در اختیار داشت. ما در نهایت به گرمای 60 درجه / 2 ساعت تبدیل شدیم-که به معنای افزودن کل ایستگاه گرمایشی و انجام مجدد طرح‌بندی خط بود.

نکته ای سریع در مورد ضخامت پد حرارتی(این خیلی سوال می شود):

• پد 0.5 میلی متریمعمولاً 3-5 W/m·K بالا می رود.
• پد 1.0 میلی متریگزینه‌های رسانایی بالاتر- را باز می‌کند (برخی به 6 تا 8 W/m·K می‌رسند)، اما مقاومت حرارتی کلی به دلیل ضخامت اضافی همیشه بهتر نیست.

شما باید اعداد را برای هر مورد اجرا کنید. پدهای ضخیم‌تر پشته تحمل بیشتری را جذب می‌کنند- (که سلول‌سازان و بسته‌سازان هر دو دوست دارند)، اما عملکرد حرارتی نهایی باید با سخت‌افزار واقعی تأیید شود.

در مورد محفظه های خنک کننده غوطه وری- من تجربه زیادی ندارم{{1}، بنابراین حدس و گمان نمی‌زنم. آنچه من می دانم این است که الزامات آب بندی وحشیانه است (IP67 یا حتی IP68)، و سازگاری مواد با مایع دی الکتریک بسیار مهم است - برخی از پلاستیک ها هنگام خیس شدن نرم یا متورم می شوند. XING Mobility در تایوان پروژه های غوطه وری زیادی را انجام داده است. مقالات سفید آنها کاملاً مفصل است و اگر علاقه مند هستید ارزش خواندن را دارد.