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下一代插電混動(dòng)新能源汽車（PHEV）的Pack設(shè)計(jì)

鋰電網(wǎng)訊：前幾日非常高興和國(guó)際的電池企業(yè)做一些交流，還是有一些收獲的。特別是比對(duì)歷史的開發(fā)過程的一些信息。這里還是探討一下PHEV電芯和動(dòng)力電池系統(tǒng)的開發(fā)方向。真正試著模塊化PHEV發(fā)展的目前有BMW和大眾兩家，其中BMW其實(shí)做的也挺糾結(jié)的。我試著一個(gè)個(gè)把它所有的PHEV項(xiàng)目過往的對(duì)于電池Pack的需求做個(gè)梳理，這些電池包其實(shí)有挺大的差異，主要的原因是：每個(gè)電池包都是因地制宜的選擇合適的空間來做的。中國(guó)的版本需要滿足PHEV有關(guān)于50km純電的要求，使得容量普遍比國(guó)外版本大一些，空間上不大好做F18 和F49都是特殊定制的G38的雙模組現(xiàn)在對(duì)比G30，也是為了能量的需求做了挺多的差異化我們往前來看，基本的情況來說，在國(guó)外的PHEV，在原有7.1-9.2的能量密度需求下，基本可以滿足，基本來說37Ah可以覆蓋這樣的需求了。在國(guó)內(nèi)呢，小型車也是在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行細(xì)致的優(yōu)化。而較大的車型（大型SUV），可能需要加高容量，往47-49Ah這樣的一個(gè)范圍去做，再高意義并不大。PHEV的電芯開發(fā)，重點(diǎn)還是考慮更低成本的考慮，電芯的容量需求基本到頂了。而從Pack角度來看，之前某企業(yè)寫的Roadmap基本代表歐洲企業(yè)的規(guī)劃，把電池進(jìn)行平臺(tái)化，在各個(gè)車型上面留出足夠的扁平化空間，復(fù)用電池系統(tǒng)。如下所示：Pack要做扁平化處理；Pack的冷卻系統(tǒng)要在框架系統(tǒng)下整合；Pack的電氣和電子系統(tǒng)要進(jìn)一步做優(yōu)化，模組要做更大一些。?這個(gè)基本思路是在Audi A6這個(gè)設(shè)計(jì)上繼續(xù)深挖：我們可以把冷板和框架系統(tǒng)進(jìn)行整合，如下面這兩個(gè)所示，把冷板嵌入到框架體系內(nèi)；使得整個(gè)組裝和導(dǎo)熱膠的過程更簡(jiǎn)單；在電池系統(tǒng)內(nèi)只保留集中式的采集，把計(jì)算部分往其他控制器轉(zhuǎn)移，在配電盒里面做冗余的Fai-safe。在模組層面，從帶支架的模組板子，通過2顆一個(gè)冷板可以進(jìn)行一部進(jìn)行改進(jìn)，使用灌封的模式，把冷板減少（從6減少到2）在這里的散熱和隔熱要仔細(xì)進(jìn)行評(píng)估，如果1P做到37Ah，每片之間加絕緣墊，再間隔4篇做冷卻板小結(jié)：現(xiàn)在的電芯真是要看菜下飯，其實(shí)要么進(jìn)一步根據(jù)補(bǔ)貼放開一些要求，要么對(duì)電芯層面再綜合評(píng)估合理的要求，把PHEV和整個(gè)Pack的成本降下來，其次在不同平臺(tái)使用上，盡量能做到復(fù)用和快速開發(fā)，否則PHEV做起來好累的. 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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鋰電池極片濕涂層干燥基本過程

鋰電網(wǎng)訊：鋰電池電極是一種顆粒組成的涂層，電極制備過程中，均勻的濕漿料涂敷在金屬集流體上，然后通過干燥去除濕涂層中的溶劑。電極漿料往往需要加入聚合物粘結(jié)劑或者分散劑，以及炭黑等導(dǎo)電劑。盡管固含量一般大于30%，但是干燥過程中，溶劑蒸發(fā)時(shí)，涂層總會(huì)經(jīng)歷一定的收縮，固體物質(zhì)在濕涂層中彼此接近，最后形成多孔的干燥電極結(jié)構(gòu)。鋰離子電池極片的干燥過程和涂布過程各自獨(dú)立，又相互聯(lián)系；涂層的性質(zhì)，影響到干燥工藝的設(shè)計(jì)和操作；涂布速度、涂層的厚度決定干燥長(zhǎng)度；干燥過程中涂層有流平過程，影響涂層的均勻性。因此，涂布在設(shè)計(jì)過程中能否準(zhǔn)確地運(yùn)用最佳的涂布、干燥工藝，平衡兩者的關(guān)系，最終影響到涂布的綜合技術(shù)性能。極片干燥方式?（1）遠(yuǎn)紅外輻射干燥。用遠(yuǎn)紅外發(fā)射元件將熱能輻射到干燥物體表面，使液體蒸發(fā)汽化進(jìn)行干燥。特點(diǎn)：其干燥速度主要取決于輻射溫度，溫度高，干燥速度快。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備比較簡(jiǎn)單，因此都在比較低擋的涂布機(jī)中應(yīng)用。其缺點(diǎn)是干燥效率低，干燥不均勻，容易產(chǎn)生干燥弊病。?（2）雙面送風(fēng)飄浮干燥。漂浮干燥是在干燥箔材雙面設(shè)置特殊設(shè)計(jì)的風(fēng)嘴，送高速噴射的氣流，在空氣流動(dòng)附壁效應(yīng)的作用下，垂直作用到干燥箔材上，在氣流的作用下，干燥片材呈漂浮狀態(tài)進(jìn)行干燥。（3）常規(guī)對(duì)流熱風(fēng)干燥。對(duì)流干燥是比較傳統(tǒng)的干燥技術(shù)。加熱的干燥空氣送入烘道，干燥空氣中的熱能通過空氣的對(duì)流傳導(dǎo)到被干燥物體，使液體蒸發(fā)汽化進(jìn)行干燥。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)是干燥效率低，在現(xiàn)代干燥設(shè)備中逐漸被高效熱風(fēng)沖擊干燥所取代。（4）循環(huán)熱風(fēng)沖擊干燥。利用空氣噴射流體力學(xué)原理發(fā)展起來的高效干燥技術(shù)。干燥空氣通過特殊設(shè)計(jì)的風(fēng)嘴，以高速噴射到被干燥物體表面，在干燥物體表面阻礙干燥靜止空氣層在沖擊作用下被破壞，從而加快了干燥過程，使干燥效率大大提高。循環(huán)熱風(fēng)沖擊干燥的特點(diǎn)是：干燥速度和溫度有關(guān)，而且和干燥風(fēng)量有關(guān)。可以通過部分循環(huán)干燥空氣送風(fēng)加大風(fēng)量提高干燥速度，大大提高干燥空氣的熱量的利用，因此循環(huán)熱風(fēng)沖擊干燥具有高效節(jié)能的特點(diǎn)。另外用增大送風(fēng)量來提高干燥速度，可以避免采用高溫干燥可能產(chǎn)生的龜裂干燥弊病。（5）過熱水蒸氣干燥。過熱蒸氣是將液體加熱到使其全部蒸發(fā)的飽和蒸氣后，再繼續(xù)加熱而獲得的蒸氣。過熱蒸汽干燥是干燥介質(zhì)直接與濕涂層接觸，其熱量主要以對(duì)流方式傳入物料，干燥析出的溶劑被干燥介質(zhì)帶走的一種新興的干燥方式。在干燥過程中，過熱蒸汽作為干燥介經(jīng)過物料表面，熱量傳給濕涂層，涂層表面的自由溶劑受熱汽化，從而造成物料表面與內(nèi)部濕分濃度的差異。在這一差異下，內(nèi)部濕分就由液態(tài)或氣態(tài)的形式向表面擴(kuò)散，氣化的水蒸汽由過熱蒸汽氣流帶走。其優(yōu)點(diǎn)是可以利用蒸汽的潛熱,熱效率高，可達(dá)到節(jié)約能源的效果，過熱蒸汽干燥要比熱風(fēng)干燥的傳熱系數(shù)大。（6）微波干燥。微波干燥是利用頻率為915-2450MHZ的微波能量使物料發(fā)熱升溫，從而蒸發(fā)水分進(jìn)行干燥的方法。微波干燥不同于傳統(tǒng)的干燥方式，其熱傳導(dǎo)的方向與水分?jǐn)U散的方向相同。與傳統(tǒng)干燥方法相比，微波干燥具有干燥速率快、節(jié)能環(huán)保、生產(chǎn)效率高、清潔生產(chǎn)、干燥效果優(yōu)良、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作及控制以及可以提高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。目前有的廠家生產(chǎn)的涂布機(jī)用的熱風(fēng)干燥，也用風(fēng)嘴送風(fēng)，從形式上看和沖擊干燥類似，但是其風(fēng)嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和風(fēng)量及風(fēng)速都起不到?jīng)_擊效果，干燥過程仍屬對(duì)流干燥，干燥效率不高。物料中的水分分類圖1 物料的水分分類物料的總水分、平衡水分、自由水分、結(jié)合水分、非結(jié)合水分之間的關(guān)系見圖1。平衡水分：可以通過干燥方法去除的水分。自由水分：無法通過干燥去除的水分。結(jié)合水分包括物料細(xì)胞壁內(nèi)的水分、物料內(nèi)毛細(xì)管中的水分、及以結(jié)晶水的形態(tài)存在于固體物料之中的水分等。非結(jié)合水分包括機(jī)械地附著于固體表面的水分，如物料表面的吸附水分、較大孔隙中的水分等。干燥的基本原理干燥：用加熱的方法使水分或其它溶劑汽化，并將產(chǎn)生的蒸氣排除，藉此來除去固體物料中濕分的操作。圖2 干燥過程示意圖如圖2所示，水分在物料表面氣化，在表面附近存在一層氣膜，在氣膜內(nèi)水蒸氣分壓等于物料中水分的蒸氣壓，水分在氣相中的傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力為此氣膜蒸氣壓與氣相主體中水蒸氣分壓之差。同時(shí)，熱空氣對(duì)物料加熱升溫，將熱量傳遞給濕物料，驅(qū)動(dòng)力是熱空氣與物料的溫度梯度；對(duì)對(duì)流干燥，由于介質(zhì)的不斷流動(dòng)，帶走氣化的水分，從而形成分壓差。干燥過程得以進(jìn)行的必要條件：是被干燥物料中的水分所產(chǎn)生的水蒸氣分壓大于熱空氣中水蒸氣分壓。若二者相等，表示蒸發(fā)達(dá)到平衡，干燥停止；若熱空氣中水蒸氣分壓大，物料反而吸水。物料的干燥過程是屬于傳熱和傳質(zhì)相結(jié)合的過程：（1）熱空氣對(duì)物料加熱升溫；（2）物料表面液體的蒸發(fā)汽化過程；（3）內(nèi)部液體通過孔隙擴(kuò)散到表面的過程。干燥的動(dòng)力學(xué)過程干燥曲線：干燥過程中物料含水量x與干燥時(shí)間t、物料表面溫度T 的關(guān)系曲線，如圖3所示。?圖3 干燥曲線干燥速率曲線：物料干燥速率u與物料含水量X的關(guān)系曲線，如圖4。圖4 干燥速率曲線水分的內(nèi)部擴(kuò)散和表面汽化是同時(shí)進(jìn)行的，但在干燥過程的不同階段其速率不同，從而控制干燥速率的機(jī)理也不相同。干燥過程分為預(yù)熱升溫段AB、恒速干燥段BC和降速干燥段CDE。（1）預(yù)熱升溫段AB：物料被加熱升溫（2）恒速干燥階段BC：被干燥物料表面始終保持著濕潤(rùn)水分進(jìn)行蒸發(fā),蒸汽中的熱量被物料吸收，這些熱量全部用來蒸發(fā)物料表面的水分,物料表面水分的蒸發(fā)速度與物料內(nèi)部水分的擴(kuò)散速度幾乎相等,此時(shí)干燥速率保持穩(wěn)定,呈現(xiàn)恒速干燥狀態(tài)。（3）第一降速階段（CD段）：物料內(nèi)部水分?jǐn)U散速率小于表面水分在濕球溫度下的汽化速率，這時(shí)物料表面不能維持全面濕潤(rùn)而形成“干區(qū)”，導(dǎo)致干燥速率下降。（4）第二降速階段（DE段）：水分的汽化面逐漸向物料內(nèi)部移動(dòng)，從而使熱、質(zhì)傳遞途徑加長(zhǎng)，阻力增大，造成干燥速率下降。圖5 極片干燥過程示意圖鋰電池電極漿料成分均勻分布，隨后，溶劑蒸發(fā)誘導(dǎo)濕涂層厚度減少，石墨顆粒逐漸彼此接近，直到形成最密集的堆積態(tài)，涂層收縮終止（圖5c），隨后進(jìn)一步的溶劑蒸發(fā)迫使氣液界面推進(jìn)到孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部，最終形成多孔結(jié)構(gòu)干電極涂層（圖5e）。大孔傾向于優(yōu)先排空液相，涂層收縮過程中，表面細(xì)小孔隙內(nèi)充滿液相，知道涂層收縮停止（圖5c），孔隙內(nèi)填滿溶劑。然后溶劑進(jìn)一步去除，涂層中產(chǎn)生第一個(gè)較大尺寸的孔洞（圖5d），而細(xì)小孔洞由于毛細(xì)管力作用，液相更難排空。 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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鋰電池模切如何避免極片毛刺粉塵？

鋰電網(wǎng)訊：鋰離子電池的電芯安全一直是業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的重點(diǎn)，而這也是動(dòng)力電池長(zhǎng)期發(fā)展的關(guān)鍵，隨著動(dòng)力電池這幾年的飛速發(fā)展，該問題的重要性日益凸顯。事實(shí)上，電芯的安全隱患主要表現(xiàn)為熱失控，影響的因素有很多，比如電芯的材料體系、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、生產(chǎn)控制、終端使用方法等等。目前各大企業(yè)主要通過機(jī)器人替代人工，來減少安全隱患，同時(shí)對(duì)各工序機(jī)器精度和智能化上的要求也越來越高。其中在模切和疊片工藝中，產(chǎn)生的毛刺和粉塵容易造成電池短路，因此控制極片毛刺粉塵顯得尤為重要。1極片毛刺粉塵產(chǎn)生的原因極片毛刺是指極片沖切所產(chǎn)生的斷面基材拉伸，彎曲。行業(yè)內(nèi)對(duì)極片毛刺的普遍標(biāo)準(zhǔn)是Vh≤15μm(以集流體表面為基準(zhǔn)計(jì)算)；Vk≤15μm(以極片邊緣為基準(zhǔn)計(jì)算)。極片粉塵是指極片沖切所產(chǎn)生的涂層顆粒或基材碎屑。行業(yè)內(nèi)暫時(shí)還沒有對(duì)粉塵顆粒的大小形成標(biāo)準(zhǔn)，只是對(duì)極片掉粉后漏箔的區(qū)域大小有做要求，L≤4mm(連續(xù)出現(xiàn))；H≤0.2mm(開裂或漏箔)。在模切和疊片工序中控制沖切時(shí)的毛刺大小，減少?zèng)_切時(shí)產(chǎn)生的粉塵，以及在極片轉(zhuǎn)運(yùn)過程中避免毛刺的產(chǎn)生，已成為這兩個(gè)工序目前面臨的最主要的難題，而要解決這些難題，先要了解毛刺和粉塵產(chǎn)生的原因。極片毛刺粉塵產(chǎn)生的主要原因有三點(diǎn)：1、沖切方式；2、沖切模具的結(jié)構(gòu)；3沖切模具的材料及加工精度。?、沖切方式行業(yè)中在極片沖切工序，最常用的方式有以下幾種：?、沖切模具沖切極片時(shí)毛刺產(chǎn)生的原理：利用沖頭和下刀極小的間隙對(duì)極片進(jìn)行裁切，間隙的大小是影響毛刺的最大因素：?、沖切模具沖切極片時(shí)粉塵產(chǎn)生的原理：上下刀的間隙、壓料板和沖頭的間隙、壓料板壓力的大小及壓料板表面的平面度是影響掉粉的幾大因素。要保證模具各零件的間隙，首先，要選擇好模具材料，其次，要保證加工精度。a：上下刀的間隙：間隙小時(shí)，由于擠壓作用加劇，對(duì)極片的沖裁力增大，對(duì)表面涂層擠壓增強(qiáng)，涂層開裂、從基材上剝離、脫落。壓料板托料時(shí)還會(huì)造成斷面和沖頭的二次摩擦。b：壓料板和沖頭的間隙：間隙過大時(shí)，無法壓住斷口邊的涂層，裁斷時(shí)造成的涂層擠壓無法壓住。間隙過小時(shí)，有摩擦沖頭的風(fēng)險(xiǎn)。c：壓料板壓力的大小：涂層被擠壓時(shí)，壓料板壓力大于擠壓張力，可有效減少涂層開裂、從基材上剝離、脫落等問題。d:壓料板平面度：如果平面度不好，對(duì)斷面的壓實(shí)效果不均勻，會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)的涂層開裂等問題。?、沖切模具的材料及精度：a:沖壓模具工作時(shí)要承受沖擊、振動(dòng)、摩擦、高壓和拉伸、彎扭等負(fù)荷，工作條件復(fù)雜，易發(fā)生磨損、疲勞、斷裂、變形等現(xiàn)象。因此，對(duì)模具工作零件材料的要求比普通零件高，常用材料：b：模具精度可分為加工精度和裝配精度，常用的精加工設(shè)備有油割、坐標(biāo)磨等，加工精度可做到0.001mm，可達(dá)到刀口間隙0.002mm的精度要求，裝配精度需要靠定位銷及裝配經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，需要經(jīng)驗(yàn)及技能較高的裝配人員。?、極片流轉(zhuǎn)過程中的碰撞及摩擦：現(xiàn)階段采用的設(shè)備連線方式為模切機(jī)+極片料盒輸送+疊片機(jī)。缺點(diǎn)：極片沖切完進(jìn)入料盒，經(jīng)過輸送進(jìn)入疊片機(jī)，疊片機(jī)從料盒中取片，過程中無法避免極片和料盒的碰撞和摩擦，造成極片的掉粉和集流體的變形，是極片不良的潛在風(fēng)險(xiǎn)。2毛刺粉塵解決方案了解了毛刺和粉塵產(chǎn)生的原因，解決方案可從以下幾點(diǎn)入手：1、優(yōu)化現(xiàn)有模具結(jié)構(gòu)；2、改善模具材料；3、提高模具制造和裝配精度；4、改進(jìn)模切疊片設(shè)備工藝；?、對(duì)現(xiàn)有模具的優(yōu)化沖切模具結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，直接決定了毛刺和掉粉能不能做到可控，現(xiàn)在行業(yè)中最常用的結(jié)構(gòu)有以下幾種：▲卷繞用極片模切模具由于卷繞式模切機(jī)工藝的特殊性，常用的導(dǎo)柱模具無法將導(dǎo)柱均布，只能制作成沖頭懸臂式，導(dǎo)致上模沖壓點(diǎn)和重心無法重合，模具整體穩(wěn)定性較差，靠刀模具從根本上解決了上述問題，且成本相對(duì)還較低，會(huì)是將來重點(diǎn)選用的模具。沖切模具結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，直接決定了毛刺和掉粉能不能做到可控，現(xiàn)在行業(yè)中最常用的結(jié)構(gòu)有以下幾種：▲疊片用極片模切模具低速模具也是采用沖頭懸臂式的結(jié)構(gòu)，主要在實(shí)驗(yàn)線上使用，高速模具導(dǎo)柱分布均勻，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，是產(chǎn)線上主流的模具。?、模切疊片一體機(jī)是終極解決方案模切疊片一體機(jī)在極片沖切完之后可直接進(jìn)入疊片平臺(tái)，避免極片和料盒的碰撞和摩擦，徹底解決極片不良的潛在風(fēng)險(xiǎn)。 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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鋰電池極片濕涂層干燥基本過程

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