Што е преграда за батерии?
"Купа"се однесува на структурната рамка во батерискиот пакет што ги држи и организира ќелиите. Звучи едноставно, но точната дефиниција на овој термин значително се разликува од компанија до компанија. Кога бев во Ривиан, сите го нарекуваа „носач на ќелии“. Откако се преселив во корејски добавувач на Tier-1, сите внатрешни документи го нарекуваа „куќиште на модулот“. Исто, друго име.
Јас сум во оваа индустрија 11 години и веројатно потрошив повеќе време на дизајнот на одделот отколку на кој било друг потсистем. Тоа не е затоа што самата технологија е особено тешка; тоа е затоа што е цврсто поврзано со речиси сè друго. Променете ја едната димензија на преградата и мора повторно-да извршите термички, структурни и склопувачки симулации одново.
Дозволете ми да се фокусирам на силата на отекување на клетките - ова е местото каде што зачекорив во најголемите стапици.
Секој знае дека призматичните ќелии отекуваат за време на циклусите на полнење/празнење, но колку тие всушност отекуваат варира во зависност од податоците на добавувачот. Сум видел листови со податоци CATL да тврдат 8% доживотно отекување за даден капацитет, додека Samsung SDI наведува 12% за споредлива ќелија. Кога ќе ги прашате нивните инженери, тие велат „различни услови за тестирање“. Која е точна? Никој навистина не знае. Така, во дизајнот, секогаш ја земаме-најлошата случајна вредност (12%), а потоа применуваме уште 1,2× безбедносен фактор.
Во 2021 година, работев на проект за ОЕМ во САД (не можам да ги именувам). Крајните плочи на преградата беа челик со печат од 2,5 mm. Извршивме десетици CAE повторувања - стресот и деформацијата изгледаа добро. Потоа, околу 14 месеци по SOP, почнаа да се појавуваат дефекти на теренот. Кога ги раскинавме пакетите, крајните плочи видно се наведнаа нанадвор. Се појавија празнини помеѓу пополнувачот на јазот и ладната плоча, термичкиот отпор се зголеми, а некои ќелии работеа 7-8 степени потопли од нивните соседи. БМС не направи грешка затоа што сè уште не го достигна прагот, но забрзаното стареење беше неизбежно. На крајот се префрливме на 4 mm матрички-лиени алуминиумски крајни плочи и проблемот исчезна.(Нема да спомнам колку изгледаше таа сметка за преработка.)
Зошто симулацијата не ја фати?
Бидејќи случајот со отекување-присилно оптоварување што го внесовме во CAE беше едноставно погрешен. Податоците на производителот на ќелиите беа измерени на константна 25 степени. Во реалноста, кога автомобилот вози низ Феникс во лето, температурите на пакетот редовно надминуваат 45 степени. Термичка експанзија на електролит + забрзан раст на SEI=вистинската сила на отекување далеку повисока од вредноста на листот со податоци. Никој не го знае точниот множител. По таа катастрофа, никогаш повеќе не верувам само на симулација - сега наложуваме валидација на циклирањето со висока{12}}жешка-комора{12}}за секој нов дизајн.
Цилиндричните ќелии се сосема друга приказна.
За 21700-тите или 4680-тите, најголемиот дел од нивната радијална вкочанетост доаѓа од самата конзерва; аксијалното проширување е мало. Главните грижи се растојанието и методот на фиксација.
Структурното пакување 4680 на Tesla е фасцинантен пристап: ќелиите се директно врзани со лепило за горните и долните листови, ефикасно претворајќи ги ќелиите во товарни-членови.
Голема предност:елиминирање на тежината на традиционалната преграда.
Огромен недостаток:нулта услужливост - една лоша ќелија и целото пакување е отпад.
Лично, мислам дека оваа размена- има совршена смисла за деловниот модел на Tesla (вертикална интеграција + начин на размислување за гигакастирање), но не одговара на секој OEM кој дава приоритет на услужливоста. Инженерите на Ford и GM со кои разговарав сè уште инсистираат на отстранливи модули.
Вообичаени цилиндрични-методи за фиксирање на клетките:
Пластични држачи со прицврстени-местувања: најевтино, одлично за склопување со висок- јачина на звук, но внимавајте на лази - PA66 GF30 ќе се деформира при одржливо оптоварување над ~50 степени.
Заврши-стегање на плочата: целиот ред е стиснат помеѓу колекторските плочи на двата краја.
Лепливо поврзување: токму она што го прави Тесла.
Врзувањето има исклучително тесен процесен прозорец.
Премалку лепило → недоволна цврстина на врзување.
Премногу → прелевање на страничниот ѕид на ќелијата, што му штети на преносот на топлина.
Времето на лекување е уште една главоболка. На еден проект користевме структурно лепило на Henkel (нешто Loctite, не можам да се сетам на точната оценка) што беше специфицирано да се лечи 24 часа на собна температура, но нашата линија дозволуваше време на задржување само 4 часа. На крајот се префрливме на-помошното лекување со топлина од 60 степени / 2 часа, што значеше додавање на цела грејна станица и повторно менување на распоредот на линијата.
Брза забелешка за дебелината на термичката подлога(ова многу се прашува):
- Подлога од 0,5 ммобично завршува со 3–5 W/m·K.
- Подлога од 1,0 ммотвора повисоки-опции за спроводливост (некои достигнуваат 6–8 W/m·K), но вкупниот термички отпор не е секогаш подобар поради дополнителната дебелина.
Мора да ги извршите бројките за секој случај. Подебелите влошки навистина апсорбираат повеќе толерантни оџаци-нагоре (што го сакаат и производителите на ќелии и производителите на пакувања), но конечните термички перформанси треба да се потврдат со вистински хардвер.
Во однос на преградите за ладење со потопување- Немам многу искуство-, затоа нема да шпекулирам. Она што го знам е дека барањата за запечатување се брутални (IP67 или дури IP68), а компатибилноста на материјалот со диелектричната течност е критична - некои пластики омекнуваат или отекува кога се натопени. XING Mobility во Тајван има направено многу проекти за потопување; нивните бели документи се доста детални и вреди да се прочитаат ако сте заинтересирани.
