軟包鋰電池該如何進(jìn)行模組設(shè)計(jì)？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-20 17:44
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軟包電池，各家設(shè)計(jì)選擇差距比較大，其基本組成包括：模組控制請(qǐng)（常說(shuō)的BMS從板），電池單體，導(dǎo)電連接件，塑料框架，冷板，冷卻管道，兩端的壓板以及一套將這些構(gòu)件組合到一起的緊固件。其中兩端的壓板除了起到聚攏單體電芯，提供一定壓力的作用以外，往往還將模組在pack中的固定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在上面。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。結(jié)構(gòu)可靠：抗震動(dòng) 抗疲勞；工藝可控：無(wú)過(guò)焊、虛焊，確保電芯100%無(wú)損傷；成本低廉：PACK產(chǎn)線自動(dòng)化成本低，包括生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)損耗；易分拆：電池組易于維護(hù)、維修，低成本，電芯可梯次利用性好；做到必要的熱傳遞隔離，避免熱失控過(guò)快蔓延，也可以把這一步放到pack設(shè)計(jì)再考慮。
據(jù)了解，目前，行業(yè)內(nèi)圓柱電芯的模組成組效率約為87%，系統(tǒng)成組效率約為65%；軟包電芯模組成組效率約為85%，系統(tǒng)成組效率約為60%；方形電芯的模組成組效率約為89%，系統(tǒng)成組效率約為70%。軟包電芯的單體能量密度比圓柱和方形有更高的提升空間，但對(duì)模組設(shè)計(jì)要求較高，安全性不易把控，這都是需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決的問(wèn)題。
一般模組優(yōu)化途徑。提升空間利用率也是優(yōu)化模組的一個(gè)重要途徑。動(dòng)力電池PACK企業(yè)可以通過(guò)改進(jìn)模組和熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，縮小電芯間距，從而提升電池箱體內(nèi)空間的利用率。還有一種解決方案，即使用新材料。比如，動(dòng)力電池系統(tǒng)內(nèi)的匯流排（并聯(lián)電路中的總線，一般用銅板做成）由銅替換成鋁，模組固定件由鈑金材料替換為高強(qiáng)鋼和鋁，這樣也能減輕動(dòng)力電池重量。
熱設(shè)計(jì)
軟包電芯的物理結(jié)構(gòu)決定了其不易爆炸，一般只有外殼能承受的壓力足夠高，才有可能炸，而軟包電芯內(nèi)部壓力一大，便會(huì)從鋁塑膜邊緣開(kāi)始泄壓、漏液。同時(shí)軟包電芯也是幾種電芯結(jié)構(gòu)中，散熱最好的。
軟包電池的著名代表，日產(chǎn)的Leaf，其模組結(jié)構(gòu)為全密封式的，并未考慮散熱，即不散熱。而Leaf在市場(chǎng)上頻繁反饋的容量衰減過(guò)快，與此熱管理也不無(wú)關(guān)系。顯然隨著人們對(duì)于高性能電動(dòng)車的追求，迫使軟包電芯也必須要有主動(dòng)式的熱管理結(jié)構(gòu)。
當(dāng)前主流的冷卻方式，已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐豪湟约跋嘧儾牧侠鋮s。相變材料冷卻可以配合液冷一起使用，或者單獨(dú)在環(huán)境不太惡劣的條件下使用。另外還有一種當(dāng)前國(guó)內(nèi)仍然較多應(yīng)用的工藝，灌膠。這里灌得是導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)大于空氣的導(dǎo)熱膠。由導(dǎo)熱膠將電信散發(fā)的熱量傳遞到模組殼體上，再進(jìn)一步散發(fā)到環(huán)境中。這種方式，電芯再次單獨(dú)替換不太可能但也在一定程度上阻止了熱失控的傳播。
液冷，在前面說(shuō)明模組組成的圖片中，冷板與液冷水管正是液冷系統(tǒng)的組成部件。模組由電芯層疊而成，而電芯間有間隔排布的液冷板，其保證每顆電芯都有一個(gè)大面接觸到液冷板。當(dāng)然軟包電芯要將液冷技術(shù)做成熟也并非易事，其必須考慮液冷板的固定，密封性，絕緣性等等。
