關(guān)于鋰電池PACK基礎(chǔ)知識簡述
來源：寶鄂實業(yè)
2019-06-11 18:16
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動力電池組系統(tǒng)是將眾多單個的電芯通過串、并聯(lián)的方式連接起來的電池組，綜合了動力和熱管理等電池硬件系統(tǒng)。Pack是動力電池系統(tǒng)生產(chǎn)、設(shè)計應(yīng)用的關(guān)鍵，是連接上游電芯生產(chǎn)和下游整車的應(yīng)用核心環(huán)節(jié)，通常設(shè)計需求由電芯廠或汽車廠提出，通常由電池廠、汽車廠或者第三方Pack廠完成。
鋰電池Pack產(chǎn)線相對簡單，核心工序包括上料、支架粘貼、電焊、檢測等工藝，核心設(shè)備為激光焊接機以及各類粘貼檢測設(shè)備。目前，各大鋰電設(shè)備廠商在此領(lǐng)域的自動化集成布局較少，而大族激光、聯(lián)贏激光等激光設(shè)備廠商由于在激光領(lǐng)域的絕對優(yōu)勢，在Pack設(shè)備領(lǐng)域占有率較高。
目前Pack生產(chǎn)的自動化比例相對較低，是因為目前的新能源車單款車銷量都不夠大，上自動化生產(chǎn)線的成本較高。
磷酸鐵鋰和三元：能量密度繞不開的話題，不同材料需要全套設(shè)備投資
目前國內(nèi)主流動力鋰電池的正極材料分為磷酸鐵鋰和三元兩大種類。其中磷酸鐵鋰是目前最安全的鋰離子電池正極材料，其循環(huán)壽命通常在2000次以上，再加上由于產(chǎn)業(yè)成熟而帶來的價格和技術(shù)門檻的下降，使得很多廠商出于各種因素考慮都會采用磷酸鐵鋰電池。
然而磷酸鐵鋰電池在能量密度方面則存在明顯的缺陷，目前磷酸鐵鋰電池龍頭比亞迪磷酸鐵鋰單體電芯能量密度為150Wh，2017年底比亞迪預計將能量密度提升到160Wh，理論上磷酸鐵鋰能量密度很難超過200Gwh。
三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰的鋰電池，鎳鈷錳的實際比例可以根據(jù)具體需要進行調(diào)整。由于三元鋰電池具備更高的能量密度（目前寧德時代等動力電池一流大廠三元鋰電池能量密度普遍能達到200Wh/kg-220Wh/kg，業(yè)內(nèi)預計到2020年三元電池單體電芯能量密度將達到300Wh/kg的水平），乘用車市場開始轉(zhuǎn)向三元鋰電池，而在安全性要求更高的客車上，磷酸鐵鋰則更受青睞。隨著全電動乘用車的發(fā)展，三元鋰電池正在占據(jù)越來越重要的位置。
兩種材料的能量密度和成本有差異，不同的汽車、不同的車企有不同的選擇。二者在生產(chǎn)工藝流程上大致相同，區(qū)別主要體現(xiàn)在材料的使用和配比上不同、具體工藝參數(shù)差異較大，設(shè)備無法共線生產(chǎn)，且單純改造切換產(chǎn)能的成本較高（三元材料對真空除濕等要求嚴格，之前的磷酸鐵鋰生產(chǎn)線基本沒有除濕要求），因此多家電芯廠在產(chǎn)能規(guī)劃中會同時布局、分別采購設(shè)備。
鋰電池電芯組裝成組的過程稱為PACK，可以是單只電池，也可以是串并聯(lián)的電池模組等。當下新國標大背景下，鋰電池需求量越來越大，很多鉛酸電池企業(yè)也紛紛推出鋰電產(chǎn)品；其實鋰電池PACK工藝不難，掌握這一技術(shù)自己可組裝電池，而不再僅僅充當廠家“電池搬運工”的角色，利潤和售后不再受制于人；掌握一門技術(shù)，有“鋰”走遍天下。
PACK組成
PACK包括電池組、匯流排、軟連接、保護板、外包裝、輸出（包括連接器），青稞紙、塑膠支架等輔助材料這幾項共同組成PACK。
鋰電池PACK實例
PACK的特點
①電池組PACK要求電池具有高度的一致性（容量、內(nèi)阻、電壓、放電曲線、壽命）。
②電池組PACK的循環(huán)壽命低于單只電池的循環(huán)壽命。
③在限定的條件下使用（包括充電、放電電流，充電方式，溫度等）。
④鋰電池組PACK成型后電池電壓及容量有很大提高，必須加以保護，對其進行充電均衡、溫度、電壓及過流監(jiān)測。
⑤電池組PACK必須達到設(shè)計需要的電壓、容量要求。
PACK的方法
①串并組成：電池由單體電池通過并串聯(lián)而成。并聯(lián)增加容量，電壓不變，串聯(lián)后電壓倍增，容量不變，如3.6V/10Ah電池由單只N18650/2Ah通過5并組成。先并后串：并聯(lián)由于內(nèi)阻的差異、散熱不均等都會影響并聯(lián)后電池循環(huán)壽命。
但單個電池失效自動退出，除了容量降低，不影響并聯(lián)后使用，并聯(lián)工藝較嚴格。并聯(lián)中某個單位電池短路時，造成并聯(lián)電路電流非常大，通常加熔斷保護技術(shù)避免。先串后并：根據(jù)整組電池容量先進行串聯(lián)，如整組容量1/3，最后進行并聯(lián)，降低了大容量電池組故障概率。
②電芯要求：根據(jù)自己設(shè)計要求選取對應(yīng)電芯，并聯(lián)及串聯(lián)的電池要求種類一致、型號一致，容量、內(nèi)阻、電壓值差異不大于2%。一般情況下，電池通過并聯(lián)串聯(lián)組合后，容量損失2%—5%，電池數(shù)量越多，容量損失越多。
不管是軟包裝電池還是圓柱電池，都需要多串組合，如果一致性差，影響電池容量，一組中容量最低的電池決定整組電池的容量。要求大電流放電性能。
電機起步電流是正常工作電流的3倍，大電流放電才能提高電機動力性能。要求電池散熱良好。電池數(shù)量較多，電池箱內(nèi)部的電池溫升不容易散出來，造成各電池間溫度不均勻，放電特性不一，長久造成電池性能下降。生產(chǎn)工藝水平高。電池要能承受顛簸路面的振動沖擊。對生產(chǎn)工藝尤其是點焊工藝要求高。焊接完畢后進行測試以防虛焊、脫焊。
③PACK的工藝：電池的PACK通過二種方式實現(xiàn)，一是通過激光焊接或超聲波焊接或脈沖焊接，這是常用的焊接方法，優(yōu)點是可靠性較好，但不易更換。二是通過彈性金屬片接觸，優(yōu)點是不需焊接，電池更換容易，缺點是可能導致接觸不良。
