Was ist ein Batteriemodul?
Was ist ein Batteriemodul?
Wenn es darum geht Batteriemodule, zwei andere Wörter fallen mir oft ein: Batteriezelle, Batteriepack. Tatsächlich ist Batterie ein Oberbegriff für alle drei, während Batteriezelle, Batteriemodul und Batteriepaket unterschiedliche Formen von Batterien in unterschiedlichen Anwendungsstadien sind. Die kleinste dieser Einheiten ist die Batteriezelle, mehrere Zellen können ein Modul bilden, mehrere Module können durch Hinzufügen von BMS und anderen Managementsystemen ein Batteriepaket bilden. Daher können wir das Batteriemodul als Zwischenprodukt zwischen der Batteriezelle und dem Batteriepack verstehen. Werden mehrere Batteriezellen im gleichen Gehäuserahmen zusammengepackt und durch eine einheitliche Begrenzung nach außen verbunden, entsteht ein Batteriemodul. Es besteht aus einer seriell-parallelen Kombination von Zellen, deren Struktur eine Rolle bei der Unterstützung, Fixierung und dem Schutz der Zellen spielen muss. Ob es in der Lage ist, die Zellenposition zu fixieren und sie vor leistungsschädlichen Verformungen zu schützen, wie die Temperaturkontrolle der Zelle erfüllt werden kann usw., werden die Kriterien für die Beurteilung der Vorzüge des Batteriemoduls sein.
Bei den derzeit auf dem Markt befindlichen Lithium-Batteriemodulen handelt es sich größtenteils um Module für Elektrofahrzeuge. Viele Hersteller von Lithiumbatterien werden entsprechend den Marktanforderungen einige feste Parameter von Modulprodukten auf den Markt bringen, die auch als Standardmodule bezeichnet werden. Wenn das Standardmodul die Anforderungen der Kunden nicht erfüllen kann, ist es erforderlich, das Lithiumbatteriemodul an unterschiedliche Anforderungen anzupassen, was auch als kundenspezifisches Batteriemodul bezeichnet wird.
Durch das oben Gesagte haben wir ein allgemeines Verständnis des Batteriemoduls. Hier werden wir Batteriemodule detaillierter vorstellen, indem wir Batteriezellen, Batteriepacks und Packbildungsprozess vergleichen.
Batteriezelle vs. Modul
Als kleinste Einheit der Batteriezelle hat ihre Leistung direkten Einfluss auf die Leistung des Batteriemoduls. Daher ist die Auswahl der richtigen Batteriezelle der erste Schritt bei der Zusammenstellung eines Batteriepakets. Die Bildung von Batteriezellen erfolgt üblicherweise nach dem „Fassprinzip“, d. h. die Zelle mit der niedrigsten Kapazität in einer Zellgruppe bestimmt die Kapazität der gesamten Batteriegruppe. Dies erfordert, dass der ausgewählte Zelltyp, die Modellkonsistenz, die Kapazität, der Innenwiderstand und die Spannungsdifferenz nicht mehr als 2%. betragen.
Li-ion Batteriezellen können je nach Struktur in Softpacks, zylindrische und quadratische Zellen unterteilt werden:
| Softpack | zylindrisch | quadratisch | |
| Vorteile | Die äußere Struktur hat einen geringen Einfluss auf die Zelle, das für die Verpackung verwendete Material hat eine geringe Masse und die Energiedichte der Batterie ist hoch | Hohe Prozessreife, ausgereifte Schalenstruktur, niedrige Prozessherstellungskosten. | Hoher Schutz für die Zelle, kann durch Reduzierung der Dicke der einzelnen Zelle eine schnelle Ableitung der inneren Wärme gewährleisten und die Sicherheitsleistung der Zelle wird erheblich verbessert. Hohe Kapazität der einzelnen Zellen, weniger Zellen für den Akku erforderlich. |
| Nachteile | Der Versiegelungsprozess von Batterien mit großer Kapazität ist schwieriger und relativ weniger zuverlässig, und die mechanische Festigkeit der verwendeten Aluminium-Kunststoff-Verbundfolie ist gering und die Lebensdauer der Aluminium-Kunststoff-Verbundfolie schränkt die Lebensdauer der Batterie ein | Ungleichmäßige Verteilung der Stromdichte auf dem Kollektor, was zu einer inkonsistenten Reaktion jedes internen Teils führt. Die in der Batteriezelle erzeugte Wärme kann nur schwer schnell abgeführt werden, und die Ansammlung stellt ein Sicherheitsrisiko für die Batterie dar. | Komplexe interne Struktur, hohe Anforderungen an den Produktionsprozess. Die Energiedichte der Zellen war anfangs gering und in den letzten Jahren gab es auf diesem Gebiet einen großen Durchbruch. |
Aus Sicherheitsgründen werden auf dem aktuellen Markt für Elektrofahrzeug-Lithiumbatterien hauptsächlich zylindrische und quadratische Strukturen verwendet. Zylindrische Zellen haben eine sehr geringe Einzelkapazität. Daher werden für einen Akku mit gleicher Spannung und Kapazität weitaus mehr zylindrische Zellen als quadratische Zellen benötigt. Im Allgemeinen geht durch die Kombination von Reihen- und Parallelschaltungen ein kleiner Teil der Kapazität verloren. Je größer die Anzahl der Batteriezellen, desto größer ist der Kapazitätsverlust. Die Anzahl der Batterien ist groß und wenn sich die Batterie im Batteriekasten erwärmt, kann die Wärme nicht leicht abgeleitet werden. Dies führt zu ungleichmäßigen Temperaturen in der gesamten Batterie und unterschiedlichen Entladeeigenschaften, was zu einer langfristigen Verschlechterung der Batterieleistung führt. Daher wird es auf dem Markt eine größere Auswahl an quadratischen Lithium-Ionen-Zellen geben.
Entstehungsprozess
Nach den Batteriezellen betrachten wir dann den Vorgang des Verbindens der Batteriezelle. Derzeit gibt es zwei Haupttypen des Montageprozesses: Anschrauben und Anschweißen:
| anschraubbar | zum Anschweißen | |
| Vorteile | 1. Einfache und einfache Verbindung, niedrige Kosten.
2. Einfach zu montieren und zu demontieren, bequem für die Wartung | 1. Gute Konsistenz und geringer Übergangswiderstand.
2. Der Kontaktwiderstand ist stabil, da die Kontaktoberfläche geschlossen ist und nicht leicht oxidiert. |
| Nachteile | 1. Oberfläche ist anfällig für Korrosion.
2. Beeinflusst durch Vorspannkraft, Oberflächenqualität, instabilen Kontaktwiderstand | 1. Hohe Ausrüstungskosten und hohe Anfangsinvestition. |
Als Batteriemodul für Elektrofahrzeuge muss es ständig Stößen und Vibrationen ausgesetzt sein. Anhand der Vor- und Nachteile der oben genannten Verbindungsmethoden können wir erkennen, dass es bei der Verwendung von Schrauben zu versteckten Problemen bei der Verbindung der Batteriezellen kommt. Mit der Verfügbarkeit von Laserschweißmaschinen wird daher heute meist die zweite Verbindungsmethode verwendet. Oder Sie kaufen die Batteriemodule direkt zur Nutzung.
Batteriemodul vs. Pack
Wie bereits erwähnt, kann ein Batteriepaket aus mehreren Modulen und einem Managementsystem wie BMS bestehen. Manche Leute fragen sich vielleicht: Warum nicht einfach die Zellen zur Herstellung des Akkus verwenden? Dadurch entsteht mehr Platz, um die Kapazität zu erhöhen und die Reichweite zu verbessern. Tatsächlich können wir dies bei einigen kleinen Batteriepaketen (z. B. 12v 100ah Energiespeicherbatteriepaket usw.) tun, um nicht nur das Gewicht, sondern auch die Größe zu reduzieren. Bei der Batterie eines Elektrofahrzeugs müssen jedoch sowohl Energie, Volumen und Gewicht als auch Kosten und Sicherheit berücksichtigt werden. Batteriepakete für Elektrofahrzeuge haben eine sehr hohe Spannung und erfordern viel mehr Zellen, normalerweise aus einer Reihe in Reihe geschalteter Zellen. Wenn eine Zelle ein Problem aufweist, wird die gesamte Zelle unbrauchbar, und in diesem Fall ist es mühsam, die Zelle auszutauschen. Ein Problem besteht auch darin, diese Zellen so zu befestigen, dass sie mit der Vibrationsumgebung des Autos zurechtkommen.
Die Zellen bilden ein Modul, das es modularisiert und standardisiert. Dies ist nichts weiter als ein kleiner Kapazitäts- und Reichweitenverlust. Es verbessert nicht nur die Gesamtstrukturfestigkeit, sondern auch die Wärmeableitungseffizienz, verringert das Risiko eines thermischen Durchgehens, erleichtert den späteren Austausch einzelner Zellen und weist in der späteren Phase eine hohe Leiterauslastungsrate auf. Gewährleistet spätere Nutzung und Wartung. Die Bedeutung des Moduls liegt also in der minimalen Fehlereinheit und dem modularen Aufbau auf Plattformebene. Standardisierte Module, hauptsächlich um die Vorteile sowohl der standardisierten Produktion als auch der Installation und Befestigung zu nutzen. Einführung einer modularen Produktion, einfache Schweißbarkeit, Modultransport, Verbesserung der Produktionseffizienz, Verbesserung der strukturellen Festigkeit zwischen den Zellen und gute Antivibrationsleistung. Dies ist auch der Grund, warum sich die meisten Automobilhersteller für die Nutzung entscheiden Batteriemodule derzeit.
