¿Qué es el módulo de batería?
¿Qué es el módulo de batería?
cuando se trata de módulos de batería, a menudo me vienen a la mente otras dos palabras: celda de batería, paquete de batería. De hecho, batería es un término genérico para los tres, mientras que celda de batería, módulo de batería y paquete de batería son diferentes formas de baterías en diferentes etapas de aplicación. La más pequeña de estas unidades es la celda de la batería, varias celdas pueden formar un módulo, varios módulos pueden formar un paquete de batería agregando BMS y otros sistemas de gestión. Por tanto, podemos entender el módulo de batería como un producto intermedio entre la celda de la batería y el paquete de baterías. Cuando se empaquetan varias celdas de batería juntas en el mismo marco de carcasa y se unen al exterior a través de un límite uniforme, se forma un módulo de batería. Consiste en una combinación de celdas en serie y en paralelo, cuya estructura debe desempeñar un papel de soporte, fijación y protección de las celdas. Si es capaz de fijar la posición de la celda y protegerla de deformaciones que dañen el rendimiento, cómo cumplir con el control de temperatura de la celda, etc., serán los criterios para juzgar los méritos del módulo de batería.
Los módulos de baterías de litio que se encuentran actualmente en el mercado, la mayoría de ellos son módulos para vehículos eléctricos. Muchos fabricantes de baterías de litio lanzarán algunos parámetros fijos de productos modulares según las necesidades del mercado, también conocidos como módulos estándar. Cuando el módulo estándar no puede satisfacer las necesidades de los clientes, es necesario personalizar el módulo de batería de litio según las diferentes necesidades, también conocido como módulo de batería personalizado.
A través de lo anterior, tenemos una comprensión general del módulo de batería. Aquí presentaremos los módulos de batería con más detalle comparando las celdas de la batería, los paquetes de baterías y el proceso de formación del paquete.
Celda de batería vs módulo
Al ser la unidad más pequeña de la celda de la batería, su rendimiento afecta directamente al rendimiento del módulo de la batería. Por lo tanto, elegir la celda de batería adecuada es el primer paso para formar un paquete de baterías. La formación de celdas de batería generalmente sigue el “principio de barril”, es decir, la celda de menor capacidad de un grupo de celdas determina la capacidad de todo el grupo de baterías. Esto requiere que el tipo de celda seleccionado, la consistencia del modelo, la capacidad, la resistencia interna y la diferencia de voltaje no sean más de 2%.
Las celdas de la batería Li-ion se pueden dividir en paquetes blandos, cilíndricos y cuadrados según la estructura:
| paquete blando | cilíndrico | cuadrado | |
| Ventajas | La estructura externa tiene un pequeño impacto en la celda, el material utilizado para el paquete tiene una masa pequeña y la densidad de energía de la batería es alta. | Alta madurez del proceso, estructura de cáscara madura, bajo costo de fabricación del proceso. | La alta protección de la celda puede garantizar la conducción rápida del calor interno al reducir el grosor de la celda individual, y el rendimiento de seguridad de la celda mejora enormemente. Alta capacidad de celdas individuales, se requieren menos celdas para el paquete de baterías. |
| Desventajas | El proceso de sellado de baterías de gran capacidad es más difícil y relativamente menos confiable, y la resistencia mecánica de la película de encapsulación compuesta de aluminio y plástico utilizada es baja, y la vida útil de la película compuesta de aluminio y plástico restringe la vida útil de la batería. | Distribución desigual de la densidad de corriente en el colector, lo que resulta en una respuesta inconsistente de cada parte interna. Es difícil liberar rápidamente el calor generado dentro de la celda de la batería y la acumulación provocará un peligro para la seguridad de la batería. | Estructura interna compleja, altos requisitos de proceso de producción. La densidad de energía de las celdas era baja al principio y en los últimos años se ha producido un gran avance en este ámbito. |
Por razones de seguridad, el mercado actual de baterías de litio para vehículos eléctricos se utiliza principalmente en estructura cilíndrica y estructura cuadrada. Las celdas cilíndricas tienen una capacidad individual muy baja. Por lo tanto, para un paquete de baterías del mismo voltaje y capacidad, se requieren muchas más celdas cilíndricas que cuadradas. En general, una pequeña porción de la capacidad se pierde mediante la combinación de conexiones en serie y en paralelo. Cuanto mayor sea el número de celdas de la batería, mayor será la pérdida de capacidad. La cantidad de baterías es grande y cuando la batería dentro de la caja de la batería se calienta, el calor no se disipa fácilmente. Esto provoca una temperatura desigual entre toda la batería y diferentes características de descarga, lo que provocará una degradación del rendimiento de la batería durante mucho tiempo. Por lo tanto, habrá más opciones de celdas cuadradas de iones de litio en el mercado.
Proceso de formación
Después de las celdas de la batería, analizamos el proceso de conexión de la celda de la batería. En la actualidad existen dos tipos principales de proceso de montaje: atornillado y soldado:
| atornillado | soldar | |
| Ventajas | 1. Conexión sencilla y fácil, bajo coste.
2. Fácil de montar y desmontar, conveniente para el mantenimiento | 1. Buena consistencia y baja resistencia al contacto.
2. La resistencia de contacto es estable porque la superficie de contacto está cerrada y no se oxida fácilmente. |
| Desventajas | 1. La superficie es propensa a la corrosión.
2. Influido por la fuerza de precarga, la calidad de la superficie y la resistencia de contacto inestable | 1. Alto costo de equipo y alta inversión inicial. |
Al ser un módulo de batería de vehículo eléctrico, debe estar en un estado constante de golpes y vibraciones. De las ventajas y desventajas de los métodos de conexión anteriores, podemos ver que si usa pernos para conectar las celdas de la batería, dejará problemas ocultos durante el uso. Por lo tanto, con la disponibilidad de máquinas de soldadura láser, ahora se utiliza principalmente el segundo método de conexión. O puedes comprar los módulos de batería directamente para usarlos.
Módulo de batería vs paquete
Como decíamos antes, un pack de baterías puede estar compuesto por varios módulos más un sistema de gestión como BMS. Entonces algunas personas pueden preguntarse, ¿por qué no usar las celdas para fabricar la batería? Esto permite más espacio para mejorar la capacidad y mejorar el alcance. De hecho, para algunos paquetes de baterías pequeños (por ejemplo, 12v 100ah paquete de baterías de almacenamiento de energía, etc.), podemos hacerlo, no solo para reducir el peso sino también el tamaño. Pero al ser una batería de vehículo eléctrico, es necesario tener en cuenta tanto la energía, como el volumen y el peso, y finalmente el coste y la seguridad. Los paquetes de baterías de vehículos eléctricos tienen un voltaje muy alto y requieren muchas más celdas, generalmente de un grupo de celdas conectadas en serie. Si una celda tiene un problema, el conjunto quedará inutilizable y, en este caso, es problemático reemplazar la celda. Y también es un problema cómo arreglar estas celdas para hacer frente al entorno de vibración del coche.
Las celdas forman un módulo, que lo modulariza y estandariza. Esto no es más que una pequeña pérdida de capacidad y alcance. No solo mejora la resistencia estructural general, sino que también mejora la eficiencia de disipación de calor, reduce el riesgo de fuga térmica, facilita el reemplazo posterior de celdas individuales y tiene una alta tasa de utilización de la escalera en la etapa posterior. Garantiza su posterior uso y mantenimiento. Entonces, la importancia del módulo es la unidad de falla mínima y el diseño modular a nivel de plataforma. Módulos estandarizados, principalmente para facilitar las ventajas tanto de la producción estandarizada como de la instalación y fijación. Adopte producción modular, fácil de soldar, transporte de módulos, mejore la eficiencia de producción, mejore la resistencia estructural entre las celdas y un buen rendimiento antivibración. Ésta es también la razón por la que la mayoría de las empresas de automóviles optan por utilizar módulos de batería en la actualidad.
