A tasakos akkumulátormodul az a szerkezet, amely a puha, fóliával borított tasakos cellákat merev, összekapcsolt, hőkezelt építőelemekké alakítja egy nagyobb csomag számára. Mivel a tasakos formátum a merev fémdobozt egy vékony alumínium-laminált burkolatra cseréli, a modulnak – és nem a cellának – kell mechanikai támasztást biztosítania, szabályoznia a duzzadást, elvezetnie a hőt, és létrehoznia az elektromos csatlakozásokat. Ez a kemény mérnöki munka nagy részét a celláról a modulra helyezi át. Az alábbi szakaszok bemutatják, hogyan épül fel egy tasakos cellamodul, miért befolyásolja a kompresszió és a duzzadás a mechanikai kialakítását, és hogyan jut el a hő a cella felületéről a hűtőfolyadékhoz. A tasakos modulok a tágabb családba tartoznak. akkumulátor modulok, de lágy sejtfalaik megkülönböztetik a modul szintű korlátozásokat a prizmás vagy hengeres kialakítástól.
Mi az a tasakos akkumulátormodul?
Egy tasakcella-modul szabályozott nyomás alatt gyűjti össze a tasakcellákat egy keretben, sorba és párhuzamosan köti össze őket, majd a köteget egy hűtőfelülethez csatlakoztatja. Merev véglemezek vagy egy ház tartja a köteget, egy szigetelőréteg választja el a legkülső cellát a fémtől, és nyomópárnák vagy lemezek tartják az egyes cellák felületét terhelve. Maga a tasak egy lezárt alumínium-laminált burkolat, amely az elektródaköteget és az elektrolitot tartja, lapos fóliafülekkel, amelyek egyik vagy mindkét végén kilépnek az áram vezetésére.
A mérnökök rétegekben írják le az építést, és az elnevezés fontos szempont egy csomag méretezésekor. Az egyes cellákat először egy párhuzamos egységbe csoportosítják – ezeket párhuzamos szerelvénynek, P-készletnek, szupercellának vagy almodulnak is nevezik. Ezt az egységet sorba kötik, hogy modult alkossanak, és a modulok egy csomaggá egyesülnek. A ... javítása különbség az akkumulátormodul és az akkumulátorcsomag között A korai beállítás elkerüli a zavart, amikor később a hűtési, érzékelési és szerkezeti feladatokat a megfelelő szintre rendeli.
Mivel a tasakfülek vékonyak és laposak, a modul csatlakozási sémája a szerkezeti tervezés része, nem pedig utólagos gondolat. A füleket fül-fül vagy fül-gyűjtősín összekapcsolják, általában ultrahangos kötéssel vagy lézerhegesztéssel. A lapos geometria nagy érintkezési felületet, de kis mechanikai szilárdságot biztosít, így a gyűjtősínnek és a keretnek olyan terheket kell hordania, amelyeket a fülek nem tudnak. akkumulátormodul kialakítása a füleket, a gyűjtősíneket, a kompressziót és a hűtést egyetlen összekapcsolt rendszerként kezeli.
Tasak, prizmás és hengeres formátumok modul szinten
A cellaformátum határozza meg, hogy mennyi munkát kell elvégeznie a modulnak, és a tasak a legtöbb munkát a modulra helyezi át. A hengeres és prizmás cellák saját merev dobozokkal rendelkeznek, így moduljaik többnyire a kész cellákat helyezik el és kötik össze. A tasakcellák puhák érkeznek, így moduljuk biztosítja a merevséget, a tömörítést és a lapos hőutat, amelyet egyébként egy doboz biztosítana. Ez a kompromisszum a tasakformátum magasabb cellaszintű energiasűrűsége mögött: kisebb csomagolótömeg a cellában, nagyobb szerkezeti és hőterhelés a modulban.
A modul által örökölt feladatok három formátumának összehasonlítása egyértelműbbé teszi a választást, mielőtt egy csomagarchitektúra véglegesítve lenne:
| Dimenzió | Zacskó | Prizma alakú | Hengeres |
|---|---|---|---|
| Cellaburkolat | Puha alumínium laminált tasak | Merev téglalap alakú doboz | Merev fémcső |
| A modul mechanikai feladata | Magas – merevséget biztosít és megtartja a duzzanatot | Mérsékelt – merev dobozokat keres | Alacsony – a konzervdobozok öntartóak |
| Hűtőfelület | Nagy, lapos felület, lemezhez illesztőanyagot igényel | Lapos dobozfal vagy alj | Ívelt felület, korlátozott sík érintkezés |
| Duzzanat kezelése | A kompressziót úgy tervezték, | A konzervdobozban található | A konzervdobozban található |
A formátumok közötti választás ugyanúgy modulszintű, mint cellaszintű döntés. Hengeres, prizmás és tasakos. Elektromos autó akkumulátor modul típusok az összeszerelést és a hűtést különböző módokon változtatja meg. Modulszinten a tasak lapos, összenyomható felülete egyrészt a hőátadás fő előnye, másrészt az oka annak, hogy külső támogatást igényel.
Duzzanat és összenyomódás a modul összeszerelésében
A tasakcellák mechanikai kialakítását a kompresszió határozza meg, mivel a cellák megduzzadnak, és a túléléshez szorítva kell tartani őket. A tasakcellák a töltöttségi szinttel együtt lélegeznek, és az élettartamuk során lassan tágulnak, ahogy a gáz és az anyagváltozások felhalmozódnak a lezárt tasak belsejében. Külső nyomás nélkül a belső rétegek elválhatnak, ami felgyorsítja az öregedést és egyenetlen kopást okoz. A modulok ezért minden egyes cellafelületet kompressziós párnákon, habon vagy rugós véglemezeken keresztül terhelnek, amelyek úgy vannak méretezve, hogy a cellákat összenyomódás nélkül tartsák.
Az alkalmazandó nyomás mértéke és időpontja egy fix kompromisszum, amelynek nincs fix értéke. A tömörítés alkalmazása az összeszerelés korai szakaszában korlátozza, hogy a halom később milyen mértékben növekedhet, míg a merev modulra nehezedő túl nagy kezdeti nyomás a cellák tágulásával növelheti a nyomást, és felgyorsíthatja a degradációt. A működőképes ablak a cella kémiájától, a formátumtól és a keret merevségétől függ, így a modulépítők az adott cellához viszonyítva validálják a tömörítést, ahelyett, hogy egy másik tervből másolnának egy értéket.
A nyomásszint és annak időzítése az összeszerelés során rögzített, ezért a tömörítést a halmozási és illesztési sorrenddel párhuzamosan tervezik. akkumulátormodul és csomag összeszerelési folyamat meghatározza a sejtek egymásra rakásának, összenyomódásának és összekapcsolásának sorrendjét, és ez a sorrend dönti el, hogy a duzzanatot az első sejttől kezdve megfékezzük, vagy később küzdjük le.
A cellától a hűtőközegig terjedő hőút
A hő a tasakcellából a nagy, lapos felületeken keresztül távozik. A modul feladata, hogy alacsony ellenállású utat biztosítson a hőnek a hűtőfolyadékhoz. A lapos felület előny – nagy hűtési felületet biztosít –, de a puha, enyhén egyenetlen tasakfelület nem illeszkedik tisztán a merev hideg lemezhez. Egy hővezető anyag tölti ki ezt a rést, kiszorítva a szigetelő levegőt, így a hő a cellából a hűtőszerkezetbe vezet, ahelyett, hogy az illesztésnél megrekedne.
A határfelület anyagának kiválasztása a rés, az összeszerelési feszültség és a cella rögzítésének módjától függ, nem csak a vezetőképességtől. hővezető anyag akkumulátorhoz ki kell töltenie a rugalmas cella és a lemez közötti valódi rést, el kell viselnie a modul által már kifejtett nyomást, és fenn kell tartania az érintkezést, miközben a cella lélegzik. A túl merev réstöltő összeszerelési feszültséget okoz; a túl vékony üregeket hagy az egyenetlen felületen.
A hideglemez elhelyezkedése határozza meg a teljes modul hűtési plafonját. Két integrációs minta gyakori. A köteg oldalán vagy alján lévő hideglemez egyetlen lemezzel sok cellát szolgál ki, és leegyszerűsíti az építést; a cellák közötti lemezek nehezebben hűlnek, de sokszorozzák az alkatrészeket, és nehezen skálázhatók. Akárhogy is, a cél az, hogy minden cella abban a sávban maradjon, ahol a lítium-ion cellák a legjobban teljesítenek és öregednek – általában 15–45 °C körüli értéket említenek. A hűtésnek a cellákat néhány fokon belül kell tartania egymástól, mivel Elektromosautó akkumulátor hűtése ami egy cellát melegít, egyenetlen öregedést eredményez a modulban.
A hűtőkomponenseknek és a csatlakozóanyagoknak ezért együtt kell mozogniuk egyetlen kiválasztásként; külön-külön történő kiválasztásuk esetén a csatlakozófelület nem illeszkedik a lemezhez. Az Trumonytechs folyékony hideg lemezeket és hővezető anyagokat szállít, amelyek célja, hogy együttműködjenek ezen a cella-hűtőfolyadék útvonalon, így a réstöltő illeszkedik a lemezhez és a tasakmodul által már meglévő nyomáshoz. Az, hogy melyik konkrét anyag és lemez illik egy adott modulhoz, továbbra is a cella résében, síkfelületében és hőterhelésében rejlik, és ezt a számokkal szemben kell megerősíteni, nem pedig feltételezni.
Ahol a tasakcellás modulok illeszkednek
A tasakcellás modulok olyan alkalmazásokhoz illeszkednek, amelyek a magas cellaszintű energiasűrűséget és a lapos hűtőfelületet részesítik előnyben, ezért gyakoriak az elektromos járművekben és az álló energiatároló csomagokban. Lágy celláik kizárják őket azokból a tervekből, amelyekben a cellának szerkezeti terhelést kell hordoznia, például a cella-csomag elrendezésekből, ahol a cellafal csomagszerkezetként is szolgál. Egy hagyományos modul-csomag architektúrán belül a tasak formátum a mérnöki erőfeszítéseket a kompresszióra, a hővezető felületre és a hűtésre koncentrálja – ugyanerre a három korlátra, amelyek a cikk további részét is alakítják.
A biztonsági hatókör a puha formátumból is következik, mivel a tasak kilyukadhat, vagy gáz távozhat belőle, ha nem megfelelően használják. A cella- és csomagbiztonságot olyan közzétett szabványok szabályozzák, mint az IEC 62133 sorozat, valamint az UL 1642 és UL 2054, amelyek a vizsgálati protokollokat határozzák meg, nem pedig a modul geometriáját. A modul saját szerepe, hogy a cellákat stabilan, hűvösen és egyenletesen terhelve tartja, így az ilyen meghibásodási módok kisebb valószínűséggel indulnak el.
Amit a modulnak, és nem a cellának kell megoldania
Egy tasakos cellás akkumulátormodult legjobb úgy értelmezni, mint azt az alkatrészt, amely mindent biztosít, amit a lágy cella lead: merevséget, összenyomódást a duzzadás ellen, és tiszta utat a cella felületétől a hűtőfolyadékig. A formátumválasztás, a összenyomódási ablak, a csatlakozófelület anyaga és a hideglemez elhelyezése nem különálló specifikációk, hanem egy összekapcsolt döntés, mivel a összenyomódás megváltoztatása megváltoztatja a hőérintkezést, a hűtési elrendezés megváltoztatása pedig a réteg öregedésének egyenletességét. A leggyakrabban félreértelmezett alkatrész a hőérintkező anyagának és a hideglemeznek a független elemekként való kezelése – modulszinten csak azonos rés, feszültség és hőterhelés szerint méretezett, illesztett párként működnek. A tasakos cellákat integráló mérnökök elkezdhetik a cella résének, síkfelületének és hőterhelésének rögzítésével, majd ezekhez a számokhoz igazíthatják a összenyomódást és a csatlakozófelület-lemez kombinációt.
GYIK
Szükség van-e kompresszióra a tasakos cellákban egy akkumulátormodulban?
Igen – a tasakcelláknak szabályozott összenyomásra van szükségük, mivel használat közben megduzzadnak, és puha rétegeik anélkül is elválhatnak. A modulok ezt a nyomást párnákon, habon vagy rugós véglapokon keresztül fejtik ki, amelyek mérete úgy van kialakítva, hogy a köteget összenyomódás nélkül tartsák, és a felhordás mennyiségét a cella és a keret határozza meg, nem pedig egy univerzális érték.
Miért duzzadnak meg a tasak cellái, és hogyan kezeli ezt a modul?
A tasakcellák megduzzadnak, mivel a lezárt tasak belsejében gáz- és anyagváltozások halmozódnak fel, és ez a hatás az élettartam és a teljes töltés közeledtével növekszik. A modul ezt úgy kezeli, hogy minden cellafelületet összenyom, és ezt a nyomást az összeszerelés elején alkalmazza, ami korlátozza, hogy a réteg később milyen mértékben növekedhet.
Hogyan vonják ki a hőt egy tasakcellás modulból?
A hő a cella nagy, lapos felületein keresztül egy hővezető anyagba, majd egy hideg lemezbe távozik, amelyet a halom oldalára vagy aljára, illetve a cellák közé helyeznek. A csatlakozó anyag azért fontos, mert a puha, egyenetlen tasakfelület önmagában nem vezeti el a hőt egy merev lemezbe egy légrésen keresztül.
Milyen hővezető anyag kerül a tasakcellák és a hűtőlemez közé?
Egy rést kitöltő hővezető anyag – jellemzően réstöltő vagy hővezető párna – hidat képez a puha tasak felülete és a hideg lemez között, így a hő átjut azon a csatlakozáson, amelyet a bennrekedt levegő egyébként elzárna. A választás a cella valódi résétől, annak sík felületétől és a modulban már meglévő kompressziótól függ, így az adott lemezhez és cellához illeszkedik, nem pedig kizárólag a vezetőképesség alapján választják ki.
Tasakos, prizmás vagy hengeres – melyiket a legkönnyebb modul szinten hűteni?
A tasakcellák kínálják a leghűtésbarátabb geometriát, mivel nagy, lapos felületük nagy hőátadó felületet biztosít, de ezt a felületet egy határfelületi anyaggal kell a hideglaphoz illeszteni a megvalósításhoz. A prizmás és hengeres cellák merev konzervdobozokat hoznak létre, amelyeket könnyebb elhelyezni, de cellánként kisebb a lapos felület a hűtőfelületen.
További olvasmányok
- A tasakos akkumulátorcsomagok evolúciója (Laserax) — gyártói műszaki cikk. Támogatja a formátummal kapcsolatos kompromisszumokat és a hideglemezes integrációval kapcsolatos megbeszéléseket.
- Elektromosjármű akkumulátorcsomagok esetében számít a forma? (Recurrent Auto) — ipari műszaki erőforrás. Támogatja a tasak-prizma-hengeres összehasonlítást és a szerkezeti korlátozásokra vonatkozó megjegyzést.
Kapcsolódó cikkek
- Mi az az energiacella? — Elmagyarázza, hogy egy energiacella szerkezetileg és termikusan miben különbözik egy teljesítménycellától, és mit jelent ez a modul hőkezelése és a csatlakozófelület anyagának megválasztása szempontjából.
- Miért számít az akkumulátor védelme Elektromos jármű — Bemutatja, miért fontos a cella-, modul- és akkumulátorkezelés védelme az elektromos járművek akkumulátorának élettartama és biztonsága szempontjából.
- Hőpad felhasználása — Bemutatja, hogyan lehet egy hővezető párnát egy alkatrészhez illeszteni a síkon átmenő vezetőképesség, az alakíthatóság és a kötési vonal vastagsága alapján.
- Kerámia hővezető paszta — Elmagyarázza, hogy hol alkalmas a kerámia töltésű hővezető paszta az akkumulátorok közötti rés kitöltésére, és hol nem.
