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下一代插电混动新能源汽车(PHEV)的Pack设计

锂电网讯:前几日非常高兴和国际的电池企业做一些交流,还是有一些收获的。特别是比对历史的开发过程的一些信息。这里还是探讨一下PHEV电芯和动力电池系统的开发方向。真正试着模块化PHEV发展的目前有BMW和大众两家,其中BMW其实做的也挺纠结的。我试着一个个把它所有的PHEV项目过往的对于电池Pack的需求做个梳理,这些电池包其实有挺大的差异,主要的原因是:每个电池包都是因地制宜的选择合适的空间来做的。中国的版本需要满足PHEV有关于50km纯电的要求,使得容量普遍比国外版本大一些,空间上不大好做F18 和F49都是特殊定制的G38的双模组现在对比G30,也是为了能量的需求做了挺多的差异化我们往前来看,基本的情况来说,在国外的PHEV,在原有7.1-9.2的能量密度需求下,基本可以满足,基本来说37Ah可以覆盖这样的需求了。在国内呢,小型车也是在这个基础上进行细致的优化。而较大的车型(大型SUV),可能需要加高容量,往47-49Ah这样的一个范围去做,再高意义并不大。PHEV的电芯开发,重点还是考虑更低成本的考虑,电芯的容量需求基本到顶了。而从Pack角度来看,之前某企业写的Roadmap基本代表欧洲企业的规划,把电池进行平台化,在各个车型上面留出足够的扁平化空间,复用电池系统。如下所示:Pack要做扁平化处理;Pack的冷却系统要在框架系统下整合;Pack的电气和电子系统要进一步做优化,模组要做更大一些。 这个基本思路是在Audi A6这个设计上继续深挖:我们可以把冷板和框架系统进行整合,如下面这两个所示,把冷板嵌入到框架体系内;使得整个组装和导热胶的过程更简单;在电池系统内只保留集中式的采集,把计算部分往其他控制器转移,在配电盒里面做冗余的Fai-safe。在模组层面,从带支架的模组板子,通过2颗一个冷板可以进行一部进行改进,使用灌封的模式,把冷板减少(从6减少到2)在这里的散热和隔热要仔细进行评估,如果1P做到37Ah,每片之间加绝缘垫,再间隔4篇做冷却板小结:现在的电芯真是要看菜下饭,其实要么进一步根据补贴放开一些要求,要么对电芯层面再综合评估合理的要求,把PHEV和整个Pack的成本降下来,其次在不同平台使用上,尽量能做到复用和快速开发,否则PHEV做起来好累的. window._bd_share_config={"common":{"bdSnsKey":{},"bdText":"","bdMini":"2","bdMiniList":["qzone","tsina","weixin","tqq","sqq"],"bdPic":"","bdStyle":"0","bdSize":"16"},"share":{}};with(document)0[(getElementsByTagName('head')[0]||body).appendChild(createElement('script')).src='http://bdimg.share.baidu.com/static/api/js/share.js?v=89860593.js?cdnversion='+~(-new Date()/36e5)];

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锂电池极片湿涂层干燥基本过程

锂电网讯:锂电池电极是一种颗粒组成的涂层,电极制备过程中,均匀的湿浆料涂敷在金属集流体上,然后通过干燥去除湿涂层中的溶剂。电极浆料往往需要加入聚合物粘结剂或者分散剂,以及炭黑等导电剂。尽管固含量一般大于30%,但是干燥过程中,溶剂蒸发时,涂层总会经历一定的收缩,固体物质在湿涂层中彼此接近,最后形成多孔的干燥电极结构。锂离子电池极片的干燥过程和涂布过程各自独立,又相互联系;涂层的性质,影响到干燥工艺的设计和操作;涂布速度、涂层的厚度决定干燥长度;干燥过程中涂层有流平过程,影响涂层的均匀性。因此,涂布在设计过程中能否准确地运用最佳的涂布、干燥工艺,平衡两者的关系,最终影响到涂布的综合技术性能。极片干燥方式 (1)远红外辐射干燥。用远红外发射元件将热能辐射到干燥物体表面,使液体蒸发汽化进行干燥。特点:其干燥速度主要取决于辐射温度,温度高,干燥速度快。其优点是设备比较简单,因此都在比较低挡的涂布机中应用。其缺点是干燥效率低,干燥不均匀,容易产生干燥弊病。 (2)双面送风飘浮干燥。漂浮干燥是在干燥箔材双面设置特殊设计的风嘴,送高速喷射的气流,在空气流动附壁效应的作用下,垂直作用到干燥箔材上,在气流的作用下,干燥片材呈漂浮状态进行干燥。(3)常规对流热风干燥。对流干燥是比较传统的干燥技术。加热的干燥空气送入烘道,干燥空气中的热能通过空气的对流传导到被干燥物体,使液体蒸发汽化进行干燥。其优点是设备简单,其缺点是干燥效率低,在现代干燥设备中逐渐被高效热风冲击干燥所取代。(4)循环热风冲击干燥。利用空气喷射流体力学原理发展起来的高效干燥技术。干燥空气通过特殊设计的风嘴,以高速喷射到被干燥物体表面,在干燥物体表面阻碍干燥静止空气层在冲击作用下被破坏,从而加快了干燥过程,使干燥效率大大提高。 循环热风冲击干燥的特点是:干燥速度和温度有关,而且和干燥风量有关。可以通过部分循环干燥空气送风加大风量提高干燥速度,大大提高干燥空气的热量的利用,因此循环热风冲击干燥具有高效节能的特点。另外用增大送风量来提高干燥速度,可以避免采用高温干燥可能产生的龟裂干燥弊病。(5)过热水蒸气干燥。过热蒸气是将液体加热到使其全部蒸发的饱和蒸气后,再继续加热而获得的蒸气。过热蒸汽干燥是干燥介质直接与湿涂层接触,其热量主要以对流方式传入物料,干燥析出的溶剂被干燥介质带走的一种新兴的干燥方式。在干燥过程中,过热蒸汽作为干燥介经过物料表面,热量传给湿涂层,涂层表面的自由溶剂受热汽化,从而造成物料表面与内部湿分浓度的差异。在这一差异下,内部湿分就由液态或气态的形式向表面扩散,气化的水蒸汽由过热蒸汽气流带走。其优点是可以利用蒸汽的潜热,热效率高,可达到节约能源的效果,过热蒸汽干燥要比热风干燥的传热系数大。(6)微波干燥。微波干燥是利用频率为915-2450MHZ的微波能量使物料发热升温,从而蒸发水分进行干燥的方法。微波干燥不同于传统的干燥方式,其热传导的方向与水分扩散的方向相同。与传统干燥方法相比,微波干燥具有干燥速率快、节能环保、生产效率高、清洁生产、干燥效果优良、易于实现自动化操作及控制以及可以提高产品质量等优点。目前有的厂家生产的涂布机用的热风干燥,也用风嘴送风,从形式上看和冲击干燥类似,但是其风嘴的结构设计和风量及风速都起不到冲击效果,干燥过程仍属对流干燥,干燥效率不高。物料中的水分分类图1 物料的水分分类物料的总水分、平衡水分、自由水分、结合水分、非结合水分之间的关系见图1。平衡水分:可以通过干燥方法去除的水分。自由水分:无法通过干燥去除的水分。结合水分包括物料细胞壁内的水分、物料内毛细管中的水分、及以结晶水的形态存在于固体物料之中的水分等。非结合水分包括机械地附着于固体表面的水分,如物料表面的吸附水分、较大孔隙中的水分等。干燥的基本原理干燥:用加热的方法使水分或其它溶剂汽化,并将产生的蒸气排除,藉此来除去固体物料中湿分的操作。图2 干燥过程示意图如图2所示,水分在物料表面气化,在表面附近存在一层气膜,在气膜内水蒸气分压等于物料中水分的蒸气压,水分在气相中的传质驱动力为此气膜蒸气压与气相主体中水蒸气分压之差。同时,热空气对物料加热升温,将热量传递给湿物料,驱动力是热空气与物料的温度梯度;对对流干燥,由于介质的不断流动,带走气化的水分,从而形成分压差。干燥过程得以进行的必要条件:是被干燥物料中的水分所产生的水蒸气分压大于热空气中水蒸气分压。若二者相等,表示蒸发达到平衡,干燥停止;若热空气中水蒸气分压大,物料反而吸水。物料的干燥过程是属于传热和传质相结合的过程:(1)热空气对物料加热升温;(2)物料表面液体的蒸发汽化过程;(3)内部液体通过孔隙扩散到表面的过程。干燥的动力学过程干燥曲线:干燥过程中物料含水量x与干燥时间t、物料表面温度T 的关系曲线,如图3所示。 图3 干燥曲线干燥速率曲线:物料干燥速率u与物料含水量X的关系曲线,如图4。图4 干燥速率曲线水分的内部扩散和表面汽化是同时进行的,但在干燥过程的不同阶段其速率不同,从而控制干燥速率的机理也不相同。干燥过程分为预热升温段AB、恒速干燥段BC和降速干燥段CDE。(1)预热升温段AB:物料被加热升温(2)恒速干燥阶段BC:被干燥物料表面始终保持着湿润水分进行蒸发,蒸汽中的热量被物料吸收,这些热量全部用来蒸发物料表面的水分,物料表面水分的蒸发速度与物料内部水分的扩散速度几乎相等,此时干燥速率保持稳定,呈现恒速干燥状态。(3)第一降速阶段(CD段):物料内部水分扩散速率小于表面水分在湿球温度下的汽化速率,这时物料表面不能维持全面湿润而形成“干区”,导致干燥速率下降。(4)第二降速阶段(DE段):水分的汽化面逐渐向物料内部移动,从而使热、质传递途径加长,阻力增大,造成干燥速率下降。图5 极片干燥过程示意图锂电池电极浆料成分均匀分布,随后,溶剂蒸发诱导湿涂层厚度减少,石墨颗粒逐渐彼此接近,直到形成最密集的堆积态,涂层收缩终止(图5c),随后进一步的溶剂蒸发迫使气液界面推进到孔结构内部,最终形成多孔结构干电极涂层(图5e)。大孔倾向于优先排空液相,涂层收缩过程中,表面细小孔隙内充满液相,知道涂层收缩停止(图5c),孔隙内填满溶剂。然后溶剂进一步去除,涂层中产生第一个较大尺寸的孔洞(图5d),而细小孔洞由于毛细管力作用,液相更难排空。 window._bd_share_config={"common":{"bdSnsKey":{},"bdText":"","bdMini":"2","bdMiniList":["qzone","tsina","weixin","tqq","sqq"],"bdPic":"","bdStyle":"0","bdSize":"16"},"share":{}};with(document)0[(getElementsByTagName('head')[0]||body).appendChild(createElement('script')).src='http://bdimg.share.baidu.com/static/api/js/share.js?v=89860593.js?cdnversion='+~(-new Date()/36e5)];

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锂电池模切如何避免极片毛刺粉尘?

锂电网讯:锂离子电池的电芯安全一直是业内人士关注的重点,而这也是动力电池长期发展的关键,随着动力电池这几年的飞速发展,该问题的重要性日益凸显。事实上,电芯的安全隐患主要表现为热失控,影响的因素有很多,比如电芯的材料体系、结构设计、制造工艺、生产控制、终端使用方法等等。目前各大企业主要通过机器人替代人工,来减少安全隐患,同时对各工序机器精度和智能化上的要求也越来越高。其中在模切和叠片工艺中,产生的毛刺和粉尘容易造成电池短路,因此控制极片毛刺粉尘显得尤为重要。1极片毛刺粉尘产生的原因极片毛刺是指极片冲切所产生的断面基材拉伸,弯曲。行业内对极片毛刺的普遍标准是Vh≤15μm(以集流体表面为基准计算);Vk≤15μm(以极片边缘为基准计算)。极片粉尘是指极片冲切所产生的涂层颗粒或基材碎屑。行业内暂时还没有对粉尘颗粒的大小形成标准,只是对极片掉粉后漏箔的区域大小有做要求,L≤4mm(连续出现);H≤0.2mm(开裂或漏箔)。在模切和叠片工序中控制冲切时的毛刺大小,减少冲切时产生的粉尘,以及在极片转运过程中避免毛刺的产生,已成为这两个工序目前面临的最主要的难题,而要解决这些难题,先要了解毛刺和粉尘产生的原因。极片毛刺粉尘产生的主要原因有三点:1、冲切方式;2、冲切模具的结构;3冲切模具的材料及加工精度。❶、冲切方式行业中在极片冲切工序,最常用的方式有以下几种:❷、冲切模具冲切极片时毛刺产生的原理:利用冲头和下刀极小的间隙对极片进行裁切,间隙的大小是影响毛刺的最大因素:❸、冲切模具冲切极片时粉尘产生的原理:上下刀的间隙、压料板和冲头的间隙、压料板压力的大小及压料板表面的平面度是影响掉粉的几大因素。要保证模具各零件的间隙,首先,要选择好模具材料,其次,要保证加工精度。a:上下刀的间隙:间隙小时,由于挤压作用加剧,对极片的冲裁力增大,对表面涂层挤压增强,涂层开裂、从基材上剥离、脱落。压料板托料时还会造成断面和冲头的二次摩擦。b:压料板和冲头的间隙:间隙过大时,无法压住断口边的涂层,裁断时造成的涂层挤压无法压住。间隙过小时,有摩擦冲头的风险。c:压料板压力的大小:涂层被挤压时,压料板压力大于挤压张力,可有效减少涂层开裂、从基材上剥离、脱落等问题。d:压料板平面度:如果平面度不好,对断面的压实效果不均匀,会出现不连续的涂层开裂等问题。❹、冲切模具的材料及精度:a:冲压模具工作时要承受冲击、振动、摩擦、高压和拉伸、弯扭等负荷,工作条件复杂,易发生磨损、疲劳、断裂、变形等现象。因此,对模具工作零件材料的要求比普通零件高,常用材料:b:模具精度可分为加工精度和装配精度,常用的精加工设备有油割、坐标磨等,加工精度可做到0.001mm,可达到刀口间隙0.002mm的精度要求,装配精度需要靠定位销及装配经验实现,需要经验及技能较高的装配人员。❺、极片流转过程中的碰撞及摩擦:现阶段采用的设备连线方式为模切机+极片料盒输送+叠片机。缺点:极片冲切完进入料盒,经过输送进入叠片机,叠片机从料盒中取片,过程中无法避免极片和料盒的碰撞和摩擦,造成极片的掉粉和集流体的变形,是极片不良的潜在风险。2毛刺粉尘解决方案了解了毛刺和粉尘产生的原因,解决方案可从以下几点入手:1、优化现有模具结构;2、改善模具材料;3、提高模具制造和装配精度;4、改进模切叠片设备工艺;❶、对现有模具的优化冲切模具结构的稳定性,直接决定了毛刺和掉粉能不能做到可控,现在行业中最常用的结构有以下几种:▲卷绕用极片模切模具由于卷绕式模切机工艺的特殊性,常用的导柱模具无法将导柱均布,只能制作成冲头悬臂式,导致上模冲压点和重心无法重合,模具整体稳定性较差,靠刀模具从根本上解决了上述问题,且成本相对还较低,会是将来重点选用的模具。冲切模具结构的稳定性,直接决定了毛刺和掉粉能不能做到可控,现在行业中最常用的结构有以下几种:▲叠片用极片模切模具低速模具也是采用冲头悬臂式的结构,主要在实验线上使用,高速模具导柱分布均匀,结构稳定,是产线上主流的模具。❷、模切叠片一体机是终极解决方案模切叠片一体机在极片冲切完之后可直接进入叠片平台,避免极片和料盒的碰撞和摩擦,彻底解决极片不良的潜在风险。 window._bd_share_config={"common":{"bdSnsKey":{},"bdText":"","bdMini":"2","bdMiniList":["qzone","tsina","weixin","tqq","sqq"],"bdPic":"","bdStyle":"0","bdSize":"16"},"share":{}};with(document)0[(getElementsByTagName('head')[0]||body).appendChild(createElement('script')).src='http://bdimg.share.baidu.com/static/api/js/share.js?v=89860593.js?cdnversion='+~(-new Date()/36e5)];

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