Ćelija s vrećicom u odnosu na cilindričnu ćeliju: prostor, težina i mehanički dizajn

Pouch ćelijenude fleksibilne dimenzije i učinkovito korištenje tankih ili nepravilnih odjeljaka za baterije.Cilindrične ćelije, uključujući18650 i 21700 baterije, pružaju standardizirane dimenzije i čvrsta metalna kućišta koja pojednostavljuju mehaničku montažu.

Nijedno ne jamči manje ili lakše gotovo pakiranje.

Za OEM izvor baterije, usporedite tri stvari:

• Prostor:Odgovara li cijeli paket baterija dostupnom kućištu, uključujući tolerancije i zazore?
• Težina:Zadovoljava li gotovi sklop maksimalnu težinu proizvoda?
• Mehanički dizajn:Može li paket izdržati opterećenja pri montaži, vibracije i širenje ćelija bez oštećenja njegovih komponenti?

Zaključak:Birajte na temelju provjerenih dimenzija gotovog paketa, težine i mehaničke pouzdanosti - ne samo na geometriji golih ćelija.

Za širu usporedbu performansi i aplikacija baterije pogledajteBlumotijev vodič za litij polimersku bateriju i litij ionsku bateriju. [1]

1. Vrećica u odnosu na cilindrično pakiranje: Koje su promjene u gotovom pakiranju?

A torbica litij-ionska ćelijakoristi kućište od aluminijskog laminata. Komercijalni laminatni materijali dolaze u različitim debljinama; Targray, na primjer, navodi opcije aluminijskih laminata iz111 µm do 249 µm, ovisno o oblikovanju i mehaničkim zahtjevima. [2]

Ovo lagano pakiranje podržava tanke i prilagođene dimenzije ćelija, ali zahtijeva odgovarajuću vanjsku zaštitu za tijelo vrećice, brtve i jezičke.

Cilindrične litij-ionske ćelijekoristiti krute metalne kućišta. Standard18650i21700formati imaju nominalne promjere od 18 mm odnosno 21 mm, a stvarne dimenzije određuju podatkovnu tablicu ćelije.

Njihov kruti oblik pojednostavljuje zadržavanje u oblikovanim držačima, ali kružni poprečni presjek može ostaviti neiskorišten prostor u pravokutnim kućištima.

Zahtjev za nabavu:Zatražite crtež ćelije, maksimalne dimenzije, tolerancije dimenzija, položaje terminala i preporučene uvjete mehaničke potpore.

2. Hoće li torbica ili cilindrični paket baterija odgovarati vašem kućištu?

Iskorištenost prostora paketa baterijaovisi o geometriji i kompletnom mehaničkom sklopu - ne samo o dimenzijama ćelije.

► Zašto cilindrične ćelije ostavljaju neiskorišten prostor?

Za jednake krugove u idealnom šesterokutnom rasporedu, maksimalna dvodimenzionalna učinkovitost pakiranja je:

Učinkovitost pakiranja=π / (2√3) ≈ 90,69%

Kvadratni raspored doseže otprilike78.54%. [3]

Ovo su teorijska geometrijska ograničenja, a ne stvarna učinkovitost modula. Držači ćelija, međuspojnice, izolacija, prostor za hlađenje i granice kućišta smanjuju iskoristivi prostor.

A prilagođena torbica baterijamože smanjiti geometrijske razmake, ali brtve, jezičci, nosači i dopuštenje za proširenje i dalje moraju odgovarati.

► Primjer: odgovara li gotova baterija kućištu od 17 mm?

Pretpostavimo da OEM uređaj nudi pretinac za baterije koji mjeri:

120 × 70 × 17 mm (D × Š × V)

Predložene konfiguracije su:

Dimenzije vrećice su hipotetske maksimalne ugrađene dimenzije, za koje se pretpostavlja da uključuju zaštitni hardver, proizvodna odstupanja i odobrene promjene dimenzija. Nisu provjerene specifikacije dobavljača.

 

The18650 baterijane uspijeva jer njegov nazivni promjer premašuje dostupnu visinu od 17 mm prije dodavanja hardvera paketa.

 

Prijedlog torbice dimenzijski odgovara navedenim pretpostavkama. Za konačno odobrenje i dalje je potreban kompletan CAD sklop i provjera mogu li se ispuniti specificirani kapacitet i električni zahtjevi.

 

Zahtjev za nabavu:Usporedite dobavljačevu maksimalnu gotovu omotnicu s dostupnim kućištem u sve tri dimenzije, uključujući jezičke, konektore, značajke montaže i zahtjeve za razmakom.

3. Koji format ćelija daje lakši komplet baterija?

A ćelija vrećicemože imati lakše kućište od cilindrične ćelije, ali dodatni nosači i zaštitni hardver mogu nadoknaditi tu prednost.

Usporedite gotove sklopove koji ispunjavaju iste energetske i električne zahtjeve.

► Primjer: Zadovoljava li pakiranje ograničenje težine od 142 g?

Razmotrite zasebni hipotetski OEM projekt koji zahtijeva20 Wh nominalne energijei najveća težina gotovog pakiranja od142 g. Pretpostavlja se da obje konfiguracije kandidata odgovaraju njegovom kućištu i zadovoljavaju njegove električne zahtjeve.

 

Komponenta težine	Paket vrećica	Cilindrično pakiranje
Kombinirana težina ćelija	100 g	115 g
Mehanički nosači	28 g	10 g
Zaštitna elektronika i ožičenje	16 g	16 g
Težina gotovog pakiranja	144 g	141 g
Potrebna težina 142 g	NEUSPJEH	PROĆI

 

Ćelije s vrećicom štede 15 g na razini ćelije, ali kompletno pakiranje s vrećicom teži 3 g više.

Ove brojke su ilustrativne, a ne izmjerene Blumoti proizvode.

 

Težina gotovog paketa=težina ćelije + strukturne komponente + električne komponente

 

Zahtjev za nabavu:Navedite maksimalnu masu gotovog paketa i zahtijevajte izmjerenu težinu, uključujući držače, zaštitne poklopce, priključke, izolaciju i hardver za montažu. Masa golih stanica nije prihvatljiva zamjena.

4. Koliko je potrebno oticanje i kompresiju za pouch cell?

Oticanje stanica vrećiceutječe na prostor potreban tijekom radnog vijeka baterije.

Debljina ćelija može se reverzibilno promijeniti sa stanjem napunjenosti (SoC) i temperaturom, dok starenje može dovesti do dodatnog nepovratnog rasta.

Količina ovisi o odabranoj kemiji ćelije, dizajnu i uvjetima rada. [4]

► Treba li svaka torbica baterija koristiti isti kompresijski tlak?

Ne.

Istraživanje je pokazalo da uvjeti mehaničke kompresije utječu na bubrenje stanica vrećice i starenje. Međutim, raspon tlaka utvrđen za jedan dizajn ćelije ne može se primijeniti na svakiprilagođeni LiPo baterijski paket. [4][5]

Potpora paketa može uključivati ​​usklađene jastučiće, krute ploče ili kontrolirano predopterećenje, ovisno o zahtjevima proizvođača

Pakiranje mora ostati unutar maksimalno odobrenih dimenzija bez izlaganja vrećice, rubova brtve ili jezičaka neprihvatljivom mehaničkom naprezanju.

Zahtjev za nabavu:Pribavite smjernice za proširenje i kompresiju specifične za ćeliju prije nego što odobrite crtež kućišta. Nemojte koristiti univerzalni postotak bubrenja ili vrijednost predopterećenja.

5. Kako bi vrećica i cilindrična pakiranja trebala proći mehaničku provjeru valjanosti?

Torbica i cilindrični paketi baterijazahtijevaju različite potporne aranžmane, ali oba moraju zadovoljiti zahtjeve mehaničke kvalifikacije proizvoda.

► Dizajn ćelija vrećice: Kako zaštititi jezičke i pečate?

Ćelije vrećice imaju izložene terminalne jezičke koji se protežu kroz zapečaćene rubove. Relativno kretanje između ćelije i interkonekcije može koncentrirati stres na spoju jezička i vrećice.

Dizajn paketa trebao bi osigurati odgovarajuću potporu ćelija, jezičak za smanjenje naprezanja i zaštitu od abrazije ruba ili probijanja.

► Dizajn cilindrične ćelije: Jesu li čvrsta kućišta dovoljna za otpornost na vibracije?

Ne.

Cilindrična metalna limenka pruža lokalnu mehaničku zaštitu, ali trajnost kompletnog paketa ovisi o držačima ćelija, zavarenim spojevima, sabirnicama, montažnim elementima i dizajnu kućišta.

Krute ćelije ne bi se trebale tretirati kao nosive konstrukcijske komponente bez odgovarajuće kvalifikacije projektiranja.

► Što određuje prolaznost ili neuspješnost mehaničkog testa?

 

OEM bi trebao definirati zahtjeve za vibracije, udarce, montažu i inspekciju na temelju radnog okruženja proizvoda.

 

Mehanički test	Kriterij prihvaćanja
Vibracije i udarci	Nema pomaka ćelija, labavih učvršćenja ili oštećenih interkonekcija
Pečat vrećice i pregled jezičaka	Nema vidljivih poderotina, uboda ili oštećenja spoja jezičaca
Mehanička retencija	Ćelije i komponente za montažu ostaju osigurane
Električni kontinuitet	Nema povremene veze ili abnormalne promjene otpora izvan dogovorenih granica
Provjera dimenzija	Gotovi sklop ostaje unutar navedenih dimenzija

 

Ovo su primjeri kriterija prihvaćanja; ozbiljnost numeričkog ispitivanja, trajanje, tolerancije mjerenja i zahtjevi za uzorkovanje moraju biti definirani za proizvod.

 

Zahtjev za nabavu:Pribavite rezultate testiranja gotovog pakiranja i zapise o inspekciji nakon testiranja. Kruto kućište ili fleksibilna torbica sama po sebi ne osigurava mehaničku pouzdanost.

6. Koje bi mehaničke specifikacije OEM kupci trebali uključiti u Zahtjev za ponudu?

Za aprilagođena torbica baterijaili18650/21700 litij-ionska baterija, zatražite iste mehaničke podatke od svakog dobavljača.

Mehanički dizajn paketa baterija: Kontrolni popis zahtjeva za ponudu

U Zahtjevu za ponudu navedite dostupne dimenzije kućišta, maksimalnu težinu, uvjete ugradnje i potrebno radno okruženje.

Odobrenje dobavljača trebalo bi ovisiti o provjerenom gotovom paketu baterija - neoglašavanim prednostima formata ćelija.