Apakah Petak Bateri?
"Petak"merujuk kepada rangka kerja struktur di dalam pek bateri yang memegang dan menyusun sel. Bunyinya mudah, tetapi takrifan tepat istilah ini berbeza dengan ketara dari syarikat ke syarikat. Semasa saya di Rivian, semua orang memanggilnya sebagai "pembawa sel." Selepas saya berpindah ke pembekal Tahap-1 Korea, semua dokumen dalaman merujuknya sebagai "perumahan modul." Perkara yang sama, nama yang berbeza.
Saya telah berada dalam industri ini selama 11 tahun, dan saya mungkin telah menghabiskan lebih banyak masa pada reka bentuk petak berbanding mana-mana subsistem lain. Ia bukan kerana teknologi itu sendiri amat sukar; ia adalah kerana ia berganding rapat dengan hampir semua yang lain. Tukar satu dimensi petak dan anda perlu -menjalankan semula simulasi terma, struktur dan pemasangan sekali lagi.
Biarkan saya menumpukan pada daya pembengkakan sel - di sinilah saya telah melangkah ke dalam perangkap yang paling banyak.
Semua orang tahu sel prismatik membengkak semasa kitaran pengecasan/penyahcasan, tetapi jumlah ia sebenarnya membengkak berbeza-beza bergantung pada data pembekal. Saya telah melihat lembaran data CATL mendakwa 8% pembengkakan seumur hidup untuk kapasiti tertentu, manakala Samsung SDI menyenaraikan 12% untuk sel yang setanding. Apabila anda bertanya kepada jurutera mereka, mereka berkata "syarat ujian yang berbeza." Mana satu yang betul? Tiada siapa yang benar-benar tahu. Jadi dalam reka bentuk, kami sentiasa mengambil -nilai kes yang paling teruk (12%) dan kemudian menggunakan satu lagi faktor keselamatan 1.2×.
Pada tahun 2021, saya mengusahakan projek untuk OEM AS (tidak dapat menamakannya). Plat hujung petak adalah keluli bercop 2.5 mm. Kami menjalankan berpuluh-puluh lelaran CAE - tekanan dan ubah bentuk semuanya kelihatan baik. Kemudian, kira-kira 14 bulan selepas SOP, kegagalan medan mula bergulir. Apabila kami mengoyakkan bungkusan itu, plat hujung kelihatan tunduk ke luar. Jurang muncul di antara pengisi jurang dan plat sejuk, rintangan haba meningkat, dan beberapa sel berjalan 7-8 darjah lebih panas daripada jiran mereka. BMS tidak melakukan kesalahan kerana ia belum mencapai ambang lagi, tetapi penuaan dipercepatkan tidak dapat dielakkan. Kami akhirnya bertukar kepada plat hujung aluminium tuang 4 mm-dan isu itu hilang.(Saya tidak akan menyebut berapa banyak bil kerja semula itu kelihatan.)
Mengapa simulasi tidak menangkapnya?
Kerana pembengkakan-kes beban paksa yang kami masukkan ke CAE adalah salah. Data pengilang sel diukur pada 25 darjah malar. Pada hakikatnya, apabila kereta memandu di sekitar Phoenix pada musim panas, suhu pek kerap melebihi 45 darjah . Pengembangan haba elektrolit + pertumbuhan SEI yang dipercepatkan=daya pembengkakan sebenar jauh lebih tinggi daripada nilai lembaran data. Tiada siapa yang tahu pengganda yang tepat. Selepas bencana itu, saya tidak lagi mempercayai simulasi sahaja - kini kami mewajibkan-pengesahan berbasikal suhu tinggi-panas pada setiap reka bentuk baharu.
Sel silinder adalah cerita yang sama sekali berbeza.
Untuk 21700s atau 4680s, kebanyakan kekakuan jejari mereka berasal dari tin itu sendiri; pengembangan paksi adalah kecil. Kebimbangan utama adalah jarak dan kaedah penetapan.
Pek struktur 4680 Tesla ialah pendekatan yang menarik: sel diikat secara langsung dengan pelekat pada helaian atas dan bawah, dengan berkesan mengubah sel menjadi ahli galas-beban.
Kelebihan besar:menghapuskan berat petak tradisional.
Kelemahan yang besar:kebolehkhidmatan sifar - satu sel buruk dan keseluruhan pek adalah sekerap.
Secara peribadi, saya rasa pertukaran ini-memang sesuai untuk model perniagaan Tesla (integrasi menegak + minda gigacasting), tetapi ia tidak sesuai dengan setiap OEM yang mengutamakan kebolehkhidmatan. Jurutera Ford dan GM yang pernah saya bincangkan masih berkeras pada modul boleh tanggal.
Kaedah penetapan sel silinder -biasa:
Kurungan plastik dengan kancing-muat: termurah, sangat baik untuk pemasangan volum-tinggi, tetapi berhati-hati terhadap rayapan - PA66 GF30 akan berubah bentuk di bawah beban berterusan melebihi ~50 darjah .
Tamat-pengapit plat: seluruh baris dihimpit antara plat pengumpul di kedua-dua hujungnya.
Ikatan pelekat: betul-betul apa yang Tesla lakukan.
Ikatan mempunyai tetingkap proses yang sangat sempit.
Pelekat terlalu sedikit → kekuatan ikatan tidak mencukupi.
Terlalu banyak → melimpah ke dinding sisi sel, menjejaskan pemindahan haba.
Masa menyembuhkan adalah sakit kepala yang lain. Pada satu projek kami menggunakan pelekat struktur Henkel (Loctite sesuatu, tidak ingat gred yang tepat) yang spec'd 24 jam menyembuhkan pada suhu bilik, tetapi talian kami hanya membenarkan 4 jam masa tinggal. Kami akhirnya bertukar kepada 60 darjah / 2 jam penyembuhan berbantu-yang bermakna menambah keseluruhan stesen pemanas dan membuat semula reka letak talian.
Nota ringkas tentang ketebalan pad haba(ini sering ditanya):
- pad 0.5 mmbiasanya melebihi pada 3–5 W/m·K.
- pad 1.0 mmmembuka-pilihan kekonduksian yang lebih tinggi (sesetengahnya mencapai 6–8 W/m·K), tetapi jumlah rintangan haba tidak selalunya lebih baik kerana ketebalan tambahan.
Anda perlu menjalankan nombor untuk setiap kes. Pad yang lebih tebal menyerap lebih banyak timbunan toleransi-(yang digemari oleh pembuat sel dan pembuat pek), tetapi prestasi terma akhir perlu disahkan dengan perkakasan sebenar.
Mengenai petak penyejukan rendaman- Saya tidak mempunyai banyak pengalaman-jadi saya tidak akan membuat spekulasi. Apa yang saya tahu ialah keperluan pengedap adalah kejam (IP67 atau bahkan IP68), dan keserasian bahan dengan cecair dielektrik adalah kritikal - sesetengah plastik menjadi lembut atau membengkak apabila direndam. Mobiliti XING di Taiwan telah melakukan banyak projek perendaman; kertas putih mereka agak terperinci dan patut dibaca jika anda berminat.
