电池类:动力电池模组与锂电池PACK市场环境分析及其研发生产

电池类:动力电池模组与锂电池PACK市场环境分析及其研发生产

锂电池因其能量密度高、电压高、环保、寿命长以及可快速充电等优点,深受3C数码、动力工具等行业的追捧,特别是对新能源汽车行业的贡献尤为突出。

众所周知,从锂电池单体电芯到自动化模组再到PACK生产线的整个过程中,组装线的自动化程度是决定产品质量与生产效率的重要因素。近几年,随着经验的增加和自动化集成能力的提升,国内高端智能装备制造企业在打造动力电池全自动/ 半自动组装线、自动化设备集成、信息采集与传输(MES)、无人化车间软硬件管理系统等方面大展拳脚并占据一席之地。

锂电池模组

锂电池模组是由几颗到数百颗电池芯经由并联及串联所组成的多个模组,除了机构设计部分,再加上电池管理系统和热管理系统就可组成一个较完整的锂电池包系统。

一般而言,不管是软包、方形、圆柱还是18650型电池,模组的自动化组装工艺流程都是从电芯上料开始。来料可以是原供应商提供的包装,也可以是厂家经过检测后统一整理好的专用托盘。

上料过程可以是人工操作,也可以通过传送带自动上料,然后通过机器人经由抓手抓取。上料的同时还会进行电芯的读码(采集单个电芯的身份数据信息)、电芯极性检测(有无放反方向)、电芯分选及配组,并将不良品剔除。

来料通过初检和分选之后,根据模组和工艺要求的不同会分别进行诸如激光清洁-涂胶-电芯堆叠-电池盒组装-极耳裁切整形-模组壳激光焊接-模组激光打码-打螺丝-模组检测-连接片激光焊接-BMS系统连接-模组终检测-模组下料等工序。

目前,由于市场上各家汽车厂商的要求不同,几乎没有一家的模组和生产工艺是一样的,而这也对自动化产线提出了更多的要求。好的自动化生产线除了满足以上硬件配置和工艺要求以外,还需要重点关注兼容性和“整线节拍”。

由于模组的不固定,故来料的电芯、壳体、PCB板、连接片等都可能发生变化,产线的兼容性也就显得尤其重要。对于当前的动力电池行业来说,模组的自动化程度要求都比较高,又因其工艺的复杂程度、工作环境的要求等,应用机器人和专用设备的优势显而易见。

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电池PACK

PACK是包装、封装、装配的意思,其工序分为加工、组装、包装三大部分。PACK产线一般只需要承担两个功能:传送和检测。目前,各厂家普遍应用了半自动的PACK组装产线,主要用于PACK的上线、下线、检测、厂内传输和包装。

其中,AGV小车、助力机械臂、滚筒线、吊臂等都是简单而有效的工具。因柔性的线路串接等工作离不开人工的协助,故半自动的PACK是目前各厂家的主流配置。随着工业发展的日新月异,越来越多的客户要求将PACK和模组的MES系统集成在一起,以便更好的管理和快速的查询,而这对于系统集成商来说又是一个不小的挑战。

1、锂电池PACK组成:

PACK包括电池组、保护板、外包装或外壳、输出(包括连接器),钥匙开关,电量指示,及EVA、青稞纸、塑胶支架等辅助材料这几项共同组成PACK。PACK的外特性由应用决定。PACK的种类很多。

2.锂电池PACK的生产流程:


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3、锂电池PACK的主要工艺包括:

1、分选配组工艺。

2、自动焊接工艺。

3、半成品组装工艺。

4、老化测试工艺。

5、PACK检测工艺。

6、PACK包装工艺。

4、锂电池PACK的特点

有完整的功能,可直接应用。

种类的多样性。同一应用需求有多种PACK能实现。

电池组PACK要求电池具有高度的一致性(容量,内阻,电压,放电曲线,寿命)。

电池组PACK的循环寿命低于单只电池的循环寿命。

在限定的条件下使用(包括充电、放电电流,充电方式,温度、湿度条件,振动情况,受力程度等)

锂电池组PACK保护板要求有充电均衡功能。

高电压、大电流电池组PACK(如电动车电池、储能系统)要求配备电池管理系统(BMS)、CAN、RS485等通迅总线。

电池组PACK对充电器的要求较高,有些要求和BMS实现通迅,目的是使每只电池正常工作、完全发挥出电池储存的能量,并保证使用安全、可靠。

5、锂电池PACK的设计

充分了解使用要求,如应用环境(温度、湿度、振动、盐雾等)、使用时间、充电、放电方式和电参数,输出方式,寿命要求等。

按使用要求选择合格的电池和保护电路板,

满足尺寸、重量的要求。

包装可靠,满足要求。

生产工艺简洁化。

方案最优化。

成本最低化。

检测易实现。

6、锂电池使用注意事项

不可投入火中或接近热源使用。

不可用金属将输出正负极直接连在一起。

不可超出电池温度范围使用。

不可用力挤压电池。

用专用充电器或按正确的方法充电。

电池搁置时请每三个月补充电一次。并按储存温度放置。

动力锂电池模组和pack的区别:

锂电池模组是一个较为完整的系统,而PACK是单个组件。

锂电池模组是由几颗到数百颗电池芯经由并联及串联所组成的多个PACK,除了机构设计部分,再加上电池管理系统和热管理系统就可组成一个较完整的锂电池包系统。

PACK是包装、封装、装配的意思,其工序分为加工、组装、包装三大部分。PACK是单个组件。PACK产线一般只需要承担两个功能:传送和检测。目前,各厂家普遍应用了半自动的PACK组装产线,主要用于PACK的上线、下线、检测、厂内传输和包装。

动力电池的自动化集成业务一般包含模组和PACK的全自动/ 半自动组装线、自动化设备集成、信息采集与传输(MES)、无人化车间软硬件管理系统。

电池厂商关注点

工信部出台的《锂离子电池行业规范条件》关于生产规模和工艺技术中明确要求“企业应采取工艺先进、节能环保、安全稳定、自动化程度高的生产工艺和设备”,同时也要求厂商加快制定动力电池的产品性能、编码、规格尺寸等一系列标准。由此可见,国家在推动整个新能源汽车产业链协同发展方面的信心和决心。

目前,动力电池市场普遍呈现出小批量多品种的市场特性,说明该行业缺乏统一的生产标准。如若电池缺乏通用性,则无法达到标准化、规模化生产,而这无形之中也增加了电池的生产成本。同时,由于电池的充放电性能指标等存在差异,使得充电桩亦呈现多元化和定制化特征,以至于电池生产企业、系统集成企业、整车企业以及电池回收利用企业都迫切希望进一步统一电池规格尺寸,故动力电池标准的制定实施宜早不宜迟。

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