動力電池產(chǎn)品設(shè)計過程詳細(xì)的說明
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-05 20:28
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根據(jù)客戶需求分解，逐級分解設(shè)計，將每個過程最終轉(zhuǎn)化為文件輸入和輸出，對以下產(chǎn)品設(shè)計過程進(jìn)行詳細(xì)描述。
因?yàn)殇X殼電池有金屬外殼保護(hù)，所以安全性更高。軟包裝電池只能通過安全測試取決于材料本身的性能，這在目前看來是比較困難的。
在工藝難度方面，由于軟包裝的電池是多個微電極，所以對模切設(shè)備的要求很高，容易產(chǎn)生大的自放電和局部微短路。同時，由于內(nèi)部空間的限制，游離電解質(zhì)較少，并且循環(huán)性能可能稍差。
相對而言，卷繞式電池更好。有一些裁員。易于實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。就成本而言，螺旋電池對外殼焊接要求較高，因此成本略高。軟包裝電池不涉及激光焊接。重視包裝，設(shè)備投資少。
根據(jù)電池的內(nèi)部空間，計算正負(fù)電極和膜片的層數(shù)。根據(jù)工業(yè)的發(fā)展，根據(jù)以往的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，對材料的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了測試。壓實(shí)密度和材料特性需要驗(yàn)證。基于平臺模型開發(fā)了輔助材料（包括SBR、CMC、PVDF、導(dǎo)電劑等）的性能。最后一道工序的開發(fā)也需要進(jìn)行。匹配物料以獲得最終的控制計劃和工藝流程圖。
現(xiàn)在，為了縮短時間，制造商將實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與過程開發(fā)相結(jié)合，但風(fēng)險往往更大。畢竟，材料系統(tǒng)本身是隨著技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。
每種材料的性能都有相應(yīng)的測試標(biāo)準(zhǔn)。正負(fù)極的一些性能指標(biāo)直接關(guān)系到電池的性能指標(biāo)。然而，目前還沒有合適的模型來模擬正電化學(xué)性能，這只是根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修復(fù)。
電壓（V）
開路電壓，顧名思義，是指在蓄電池外部沒有負(fù)載或電源連接，用來測量蓄電池正負(fù)極之間的電位差，即蓄電池的開路電壓。工作電壓對應(yīng)于開路電壓，即負(fù)載或電源連接到蓄電池，電流流過蓄電池以測量正極和負(fù)極之間的電位差。
由于蓄電池的內(nèi)阻，工作電壓低于放電狀態(tài)（外部負(fù)載）的開路電壓，高于充電狀態(tài)（外部電源）的開路電壓。
電池容量（Ah）
充電Q，Q＝IT，它可以保持或釋放，是電池容量（A）＝電流（A）x放電時間（H），一般在AH（安培時間）或MAH（毫安時間）。
例如，如果汽車中的電池被標(biāo)記為16AH，理論上可以在工作電流為1A時使用16小時。
電池能量（Wh）
電池中儲存的能量為Wh（瓦時），Wh=電壓（V）*電池容量（Ah）。
標(biāo)記為3.7V/10000 MAH的電池具有37瓦的功率。如果我們將四個這樣的電池串聯(lián)起來，我們將形成一個電壓為14.8伏、容量為10000毫安時的電池。雖然電池容量沒有增加，但總能量增加了四倍。
能量密度（Wh/l和Wh/kg）
單位體積或質(zhì)量的電池釋放的能量。
如果它是單位體積，即體積能量密度（WH/L），許多地方被直接稱為能量密度。
如果它是單位質(zhì)量，那么它就是質(zhì)量能量密度（wh/kg），在許多地方，它也被稱為比能。
如果鋰電池重量為300克，額定電壓為3.7伏，容量為10安時，其比能量為123瓦時/千克。
功率密度（w/l&w/kg）
按時間劃分能量，你可以得到W或千瓦的功率。同樣，功率密度是指單位質(zhì)量（或在某些地方，直接稱為比功率）或單位體積電池的輸出功率，單位為W/kg或W/L。
比功率是衡量電池是否滿足電動汽車加速性能的重要指標(biāo)。
比能量和比功率有什么區(qū)別？
以圖像為例：
高比能量的動力電池就像龜兔賽跑中的烏龜。它具有良好的耐久性，并能長時間工作，以確保汽車的持續(xù)時間長。
高比功率的動力電池就像龜兔賽跑中的兔子。它們速度快，可以提供高瞬時電流，以確保良好的加速性能。
電池放電率（C）
放電率是在規(guī)定時間內(nèi)放電額定容量（q）所需的電流值，等于電池額定容量的倍數(shù)。即：充放電電流（A）/額定容量（AH），單位為C（C率簡稱），如0.5C、1C、5C等。
例如，對于244H電池：
在48a放電時，放電速率為2c，而在2c放電時，放電電流為48a，放電時間為0.5h。
用12A充電，充電率為0.5C；反之，用0.5C充電，充電電流為12A，充電2小時完成。
電池的充放電比決定了我們在電池中儲存一定能量的速度，或者我們釋放電池能量的速度。
充電狀態(tài)%
soc，全稱是充電狀態(tài)，充電狀態(tài)又稱剩余功率，表示電池放電后剩余容量與其完全充電狀態(tài)的容量之比。
范圍從0到1。當(dāng)SOC=0時，電池完全放電，當(dāng)SOC=1時，電池完全充電。電池管理系統(tǒng)（BMS）主要是通過管理SOC和估算來保證電池的高效運(yùn)行，是電池管理的核心。
目前，SOC估計主要有開路電壓法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時間測量法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和偽濾波法。
內(nèi)阻
內(nèi)阻是指電池工作時流過電池的電流的電阻。它包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻。其中歐姆內(nèi)阻包括電極材料、電解液、隔膜電阻和部件電阻；極化內(nèi)阻包括電化學(xué)極化電阻和濃差極化電阻。
內(nèi)阻的單位通常是毫歐（m）。內(nèi)阻大的電池在充放電過程中消耗大量的內(nèi)部功率，嚴(yán)重發(fā)熱，造成電池的加速老化和壽命劣化，制約了高速充放電的應(yīng)用。因此，內(nèi)阻越小，電池的壽命和倍率性能越好。通常用交流和直流方法測量電池的內(nèi)阻。
自放電
電池自放電是指在開路靜態(tài)過程中的電壓下降現(xiàn)象，也稱為電池充電保持能力。一般來說，電池的自放電主要受制造工藝、材料和存儲條件的影響。根據(jù)容量損失是否可逆，自放電可分為兩種：容量損失是可逆的，即充電后容量可以恢復(fù)；容量損失是不可逆的，即容量不能恢復(fù)。
電池壽命分為兩個參數(shù)：循環(huán)壽命和日歷壽命。循環(huán)壽命是指電池可以再充電或放電的次數(shù)。也就是說，在理想的溫度和濕度下，充放電是在額定充放電電流下進(jìn)行的，當(dāng)電池容量下降到80%時，循環(huán)次數(shù)也會增加。日歷壽命是指電池壽命終止條件（容量衰減至80%）在特定操作條件下的時間跨度。日歷壽命與使用的具體要求密切相關(guān)。通常，需要規(guī)定具體的操作條件、環(huán)境條件、儲存間隔等。
循環(huán)壽命是一個理論參數(shù)，日歷壽命更實(shí)用。然而，日歷壽命的計算是復(fù)雜和耗時的，因此電池制造商通常只給出循環(huán)壽命的數(shù)據(jù)。
電池組的一致性
這個參數(shù)更有趣。即使相同尺寸的電池單體被分組，電池組的性能在電壓、容量、內(nèi)阻、壽命等方面變化很大。在電動汽車上使用時，性能指標(biāo)往往達(dá)不到單電池的原始水平。
目前，有合理的解釋：
單電池制造后，由于工藝問題，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和材料不完全一致，性能也有一定差異。隨著在用電池的不斷充放電循環(huán)，初始不一致性積累，電池的使用環(huán)境因電池而異，導(dǎo)致單個電池的狀態(tài)差異較大，在使用過程中逐漸擴(kuò)大，因此在某些情況下加速了一些單電池的性能退化，并最終導(dǎo)致電池過早失效。
需要指出的是，動力電池組的性能取決于電池單體的性能，但決不是電池單體性能的簡單積累。由于單體電池性能不一致，動力電池組在電動汽車上反復(fù)使用，造成各種問題，使用壽命縮短。
在生產(chǎn)和配置過程中除了嚴(yán)格控制單電池的工藝和一致性外，還廣泛使用具有平衡功能的電池管理系統(tǒng)來控制電池中電池的一致性，以延長產(chǎn)品的使用壽命。
電池制作后，需要對電池進(jìn)行低電流充電，激活電池內(nèi)部正負(fù)材料，在負(fù)極表面SEI（固體電解質(zhì)界面）膜上形成鈍化層，使電池性能更加穩(wěn)定。電池的真正性能只有在成型后才能體現(xiàn)出來。這個過程叫做形成。
形成過程中的分選過程可以提高電池組的一致性和最終電池組的性能。地層容量是篩選合格電池的重要指標(biāo)。
