锂电池定制16年-动力锂电池系统解决方案商

 

目前，由于不同制造商的产品规格和应用场景不同，锂离子电池组尺寸没有标准。电池组通常由冲压不锈钢或铝、铸铝、玻璃纤维、聚合物或某些复合材料制成。

本文将详细介绍各种锂离子电池组的方法和一些常用的电池组标准。读完这篇文章后，您将对锂离子电池的这一方面有一个新的理解。

金属包装

电池组使用多种材料。用于电池模块内部和外壳的塑料、不锈钢、铝、玻璃纤维和复合材料。在大多数情况下，储能系统是这种组合。

不锈钢外壳和铝外壳

不锈钢相对便宜，机械强度高，但不锈钢外壳通常很重，需要焊工或配件来增加强度。这些添加增加了过程的时间，并增加了成本。

目前，锂离子电池公司正试图开发机械强度高、重量轻的不锈钢外壳，以与轻质铝竞争。Nanostel公司就是其中之一，提供与铝重量相似但机械强度更高的先进不锈钢。

铝壳是通过冲压或铸造制成的。铝重量轻，但需要相对较大的厚度才能满足机械财产，特别是对于冲压制备的铝壳。通过高压压铸（HPDC）制备的铝壳具有最佳的机械强度、孔隙率和重量，但需要昂贵的工具。

 

 

砂型铸造相对便宜，但生产的一些成品质量较差，需要额外的工艺步骤来完善。

石膏铸造是一种廉价的工艺，产品的表面平整度与高压铸造相当。然而，石膏铸造产品在孔隙率方面控制不佳，通常存在缺陷。石膏铸件的生产时间相对较短，因此经常用于快速成型。

高压压铸（HPDC）可以在铸造过程中结合其他特性，例如安装特定的空气通道，结合材料支撑结构等。这些额外的财产使得铝外壳在许多锂离子电池组和系统中非常有用。

 

涂层

如果电池系统基于多种金属材料，请考虑是否涂覆表面。涂层和涂层类型有很多原因。涂层的主要原因之一是防止与地面或电子设备和电池接触时发生短路；

换言之，涂层作为电池组的屏障，该功能适用于各种材料。最常用的涂层技术是用粘性膜直接粘贴到表面上，粘性膜只有一侧，可以直接粘贴到金属表面上，以满足一定的隔离效果。

第二种涂覆方法是液体和粉末涂覆。这两种涂层都提供环境保护而不是隔离。

 

评估金属的机械强度

对于金属外壳，必须在电池组设计期间评估金属的机械强度。铸造金属壳体时，通常需要通过螺母加固、焊接或涂层来加强壳体结构。可以通过有限元分析和冲击和振动模拟来确定强化程度。

 

 

当心不相容的金属

必须小心使用不相容的金属，否则会导致意外的化学反应（如电偶腐蚀）。这对于电化学系统的长期运行很重要，因为系统在金属腐蚀过程中会产生部分电荷，这会损害电池组的长期稳定性。

 

复合封装

塑料和聚合物包装

一些小型电池组也使用塑料包装。如果不需要电池的结构，电池组很可能会用聚合物膜进行外部包装。例如，一些混合动力和启动/停止车辆电池只需要密封以保护锂离子电池单元，并且外壳的机械要求较低。

更大的电池不仅使用更多的聚合物，还可能使用补充金属基质的化合物。例如，通用汽车的雪佛兰Volt使用乙烯基酯树脂（一种玻璃纤维）作为包装外壳，该树脂含有纳米粘土和40%的玻璃纤维。换言之，雪佛兰Volt使用乙烯基酯树脂包装电池。

Volt使用柔性锂离子电池单元和源自BASF尼龙和1503-2F NAT的聚合物，含有33%的玻璃纤维和水解稳定剂，作为端部和芯部隔板。

聚合物也常用于互连电路板。互连电路板通常包括电池组装点、温度和电压控制线束、电子监控回路、电池机械支撑和电池通风管。

由于其多功能性，超模压制塑料板将具有一些镍或铜包层母线。普通的Volt电路板使用聚酰胺作为底座和外壳的连接器，35%的玻璃纤维聚酰胺作为控制电路板。

 

聚合物的阻燃性

还需要考虑电池系统中聚合物的阻燃性。根据UL-94标准，阻燃性包括垂直方向和水平方向。在垂直方向上，阻燃率范围为VO-V2，也有一些水平阻燃率标准。

首先，确保所使用的聚合物不易燃烧，以便在锂离子电池芯的热失控时更容易控制热失控的蔓延。如果聚合物阻燃率为Vo，电池热失控对聚合物的初始影响很小，因此更容易控制电池故障。

 

电池组标准

电池组必须考虑电池应用条件和安装位置。在实际应用中，所有电池系统都需要满足IEC IP规定的保护标准。对于电力系统电池，需要满足液体和灰尘隔离（IP6K9）。符合IEC标准的IP等级为1EC60529。

电池组的要求首先必须能够防止灰尘和物理侵入，换句话说，不允许灰尘进入电池内部，并防止物体（如手指）进入电池内部。

其次，电池需要具有良好的隔离液体的能力，例如电池不仅可以耐受液体滴落在电池上，而且可以完全浸入液体中或进行无故障喷水。对于电动汽车电池系统，需要密封以防止液体和灰尘进入电池组。

包装等级必须符合NEMA标准。NEMA为固定储能系统和电网系统中经常使用的室内和室外电气设备制定了一系列标准。许多锂离子电池制造商可以生产标准化的NEMA包装材料。

对于一些小型储能系统，符合NEMA标准的电池组材料是现成的。NEMA和IEC IP标准相似，但NEMA等级要求和保护范围更广，包括机械损坏、爆炸风险、潮湿、腐蚀性气体、真菌、鸟类和动物以及其他特殊条件保护；IECIP仅保护灰尘和液体。

有许多制造商生产符合NEMA标准的外壳。对于较小的储能设备，市场上已经有了外壳。