電動汽車電池制造工藝與技術(shù)

電動汽車電池制造工藝與技術(shù)匯報人：2024-01-21CONTENTS電池類型及特點(diǎn)電池制造工藝電池管理技術(shù)電動汽車電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化電動汽車電池制造設(shè)備與技術(shù)電動汽車電池發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)電池類型及特點(diǎn)01鋰離子電池具有較高的能量密度，使得電動汽車的續(xù)航里程更長。鋰離子電池可以隨時充電，無需將電池完全放電，方便用戶使用。鋰離子電池不含重金屬，對環(huán)境友好。高能量密度無記憶效應(yīng)環(huán)保鋰離子電池鉛酸電池制造成本較低，使得其在某些應(yīng)用領(lǐng)域具有一定優(yōu)勢。鉛酸電池可回收利用，降低對環(huán)境的污染。鉛酸電池技術(shù)相對成熟，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。成本低可回收技術(shù)成熟鉛酸電池鎳氫電池具有較高的功率密度，適用于需要瞬間大電流的場合。鎳氫電池具有較好的耐過充和耐過放性能，延長電池使用壽命。鎳氫電池可在較寬的溫度范圍內(nèi)正常工作，適應(yīng)各種環(huán)境條件。高功率密度耐過充過放寬溫度范圍鎳氫電池具有高能量密度、高效率等優(yōu)點(diǎn)，但需要高溫運(yùn)行，安全性有待提高。鈉硫電池燃料電池超級電容器通過氫氧化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，具有零排放、高效率等優(yōu)點(diǎn)，但氫氣儲存和運(yùn)輸成本較高。具有快速充放電、長壽命等優(yōu)點(diǎn)，但能量密度相對較低，適用于輔助動力源等場景。030201其他類型電池電池制造工藝02電極制備活性物質(zhì)選擇與處理選擇高性能的活性物質(zhì)，如磷酸鐵鋰、三元材料等，并進(jìn)行粉碎、干燥等預(yù)處理。導(dǎo)電劑與粘結(jié)劑添加將導(dǎo)電劑（如碳黑）和粘結(jié)劑（如PVDF）按一定比例添加到活性物質(zhì)中，提高電極的導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。電極涂布將混合好的電極材料均勻涂布在金屬箔（如鋁箔或銅箔）上，形成電極片。電極干燥與壓片對涂布好的電極片進(jìn)行干燥處理，然后通過壓片機(jī)將其壓實(shí)，提高電極片的密度和一致性。選擇具有優(yōu)良離子透過性和機(jī)械強(qiáng)度的隔膜，并放置在正負(fù)極之間，防止正負(fù)極直接接觸。01020304將干燥后的電極片按照設(shè)計(jì)要求裁切成合適的大小和形狀。將正負(fù)極和隔膜按照一定順序進(jìn)行卷繞或疊片，形成電池芯。將電池芯放入金屬或塑料外殼中，并進(jìn)行密封處理，確保電池的安全性和穩(wěn)定性。電極片裁切電池卷繞或疊片隔膜選擇與放置電池外殼與密封電池組裝選擇適合的電解質(zhì)和溶劑，按照一定比例配制出電解液。電解液配制將配制好的電解液通過注液機(jī)注入到電池芯中，確保電解液充分浸潤電極材料。電解液注入在電解液注入后，對電池進(jìn)行密封處理，防止電解液泄漏和外界雜質(zhì)進(jìn)入電池內(nèi)部。電池密封電解液注入與密封對注液后的電池進(jìn)行首次充電，使電極材料充分活化，達(dá)到設(shè)計(jì)性能。對化成后的電池進(jìn)行容量測試和內(nèi)阻測量，根據(jù)測試結(jié)果對電池進(jìn)行分選和配對，確保電池組的一致性和安全性。化成與分容電池分容電池化成電池管理技術(shù)03SOC估算方法開路電壓法通過測量電池的開路電壓來估算SOC，此方法簡單易行，但精度受溫度、電池老化等因素影響。內(nèi)阻法利用電池內(nèi)阻與SOC之間的關(guān)系來估算SOC，此方法精度較高，但內(nèi)阻測量難度較大。安時積分法通過對電池充放電過程中的電流進(jìn)行積分來計(jì)算SOC，此方法精度較高，但需要準(zhǔn)確的初始SOC和電流測量值。智能算法如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等，通過對電池歷史數(shù)據(jù)的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)來估算SOC，此方法具有自適應(yīng)性，但需要大量數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練。通過建立電池老化模型來預(yù)測SOH，如等效直流內(nèi)阻模型、容量衰減模型等，此方法需要準(zhǔn)確的模型參數(shù)和邊界條件?；谀Ｐ偷姆椒ㄍㄟ^對電池歷史數(shù)據(jù)的分析和挖掘來預(yù)測SOH，如時間序列分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等，此方法具有靈活性，但需要大量數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練。數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法將基于模型的方法和數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法相結(jié)合，以提高SOH預(yù)測的準(zhǔn)確性和可靠性?；旌戏椒⊿OH預(yù)測技術(shù)

均衡管理技術(shù)被動均衡通過電阻放電的方式消耗高電量單體電池的能量，以達(dá)到均衡的目的，此方法簡單易行，但能量利用率低。主動均衡通過能量轉(zhuǎn)移的方式將高電量單體電池的能量轉(zhuǎn)移到低電量單體電池中，以達(dá)到均衡的目的，此方法能量利用率高，但控制復(fù)雜度高。智能均衡通過智能算法對電池組進(jìn)行均衡控制，以實(shí)現(xiàn)快速、高效的均衡管理，此方法具有自適應(yīng)性，但需要準(zhǔn)確的電池狀態(tài)信息。熱管技術(shù)利用熱管的高效傳熱特性對電池進(jìn)行熱管理，此方法具有快速響應(yīng)、高效傳熱等優(yōu)點(diǎn)，但需要解決熱管與電池的接觸問題以及熱管的布置和優(yōu)化問題。液體冷卻通過冷卻液循環(huán)流動帶走電池產(chǎn)生的熱量，以保持電池溫度穩(wěn)定，此方法冷卻效果好，但需要復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)和較高的維護(hù)成本?？諝饫鋮s通過空氣流動帶走電池產(chǎn)生的熱量，以保持電池溫度穩(wěn)定，此方法結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，但冷卻效果相對較差。相變材料冷卻利用相變材料的吸熱和放熱特性對電池進(jìn)行熱管理，此方法無需額外能耗且冷卻效果好，但需要解決相變材料的導(dǎo)熱性和穩(wěn)定性問題。熱管理技術(shù)電動汽車電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化04通過采用高能量密度的電池單體和優(yōu)化的電池組結(jié)構(gòu)，提高電池組的整體能量密度，延長電動汽車的續(xù)航里程。高能量密度電池組應(yīng)具有良好的可靠性和穩(wěn)定性，能夠在各種環(huán)境條件下正常工作，保證電動汽車的可靠運(yùn)行?？煽啃栽O(shè)計(jì)電池組時需要考慮電動汽車的加速、爬坡等動力性能需求，確保電池組能夠提供足夠的功率輸出。高功率密度電池組設(shè)計(jì)應(yīng)遵循安全原則，采用防火、防爆、防漏液等安全措施，確保電池組在極端條件下的安全性能。安全性電池組設(shè)計(jì)原則及要求通過實(shí)時監(jiān)測電池組的電壓、電流、溫度等參數(shù)，準(zhǔn)確掌握電池組的狀態(tài)，為能量管理提供依據(jù)。電池狀態(tài)監(jiān)測采用先進(jìn)的算法和模型，對電池組的剩余電量進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)，為駕駛員提供可靠的續(xù)航里程信息。剩余電量估計(jì)根據(jù)電池組的特性和充電需求，制定合理的充電策略和管理方案，確保電池組的安全、高效充電。充電管理在電動汽車運(yùn)行過程中，根據(jù)行駛需求和電池組狀態(tài)，實(shí)時優(yōu)化能量的分配和管理，提高能源利用效率。能量優(yōu)化分配能量管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)電池單體安全電池組結(jié)構(gòu)安全熱管理系統(tǒng)故障診斷和預(yù)警安全性設(shè)計(jì)考慮因素設(shè)計(jì)合理的電池組結(jié)構(gòu)，采用高強(qiáng)度材料和防護(hù)措施，防止電池組在振動、沖擊等外力作用下發(fā)生損壞或漏液。建立有效的熱管理系統(tǒng)，通過合理的散熱設(shè)計(jì)和熱控制策略，確保電池組在正常工作溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，防止熱失控等安全問題。配備完善的故障診斷和預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測電池組的運(yùn)行狀態(tài)和異常情況，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在的安全隱患。選用經(jīng)過嚴(yán)格測試和驗(yàn)證的電池單體，確保其本身具有高度的安全性和穩(wěn)定性。材料選擇結(jié)構(gòu)優(yōu)化集成化設(shè)計(jì)空間利用率提升輕量化與緊湊化設(shè)計(jì)選用輕質(zhì)、高強(qiáng)度的材料制造電池單體和電池組外殼等部件，降低電池組的整體重量。將多個功能模塊集成到電池組中，減少外部連接和附件的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)緊湊化設(shè)計(jì)。通過拓?fù)鋬?yōu)化、形狀優(yōu)化等方法對電池組結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，同時保證結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度滿足要求。通過合理的空間布局和內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高電池組的空間利用率和能量密度。電動汽車電池制造設(shè)備與技術(shù)05用于將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等均勻混合，形成電極漿料。將電極漿料均勻涂布在金屬箔上，形成電極片。用于將涂布后的電極片進(jìn)行干燥處理，去除水分和有機(jī)溶劑。對干燥后的電極片進(jìn)行輥壓，提高其密度和一致性。攪拌設(shè)備涂布設(shè)備干燥設(shè)備輥壓設(shè)備電極制備設(shè)備與技術(shù)將電極片裁切成規(guī)定尺寸，以便后續(xù)組裝。將隔膜裁切成規(guī)定尺寸，確保其與電極片的匹配性。將正負(fù)極片和隔膜按照一定順序卷繞成電池芯。對卷繞好的電池芯進(jìn)行封裝，形成電池單體。電極片裁切設(shè)備隔膜裁切設(shè)備電池卷繞設(shè)備電池封裝設(shè)備電池組裝設(shè)備與技術(shù)對封裝好的電池單體進(jìn)行首次充電和放電，激活電池性能?；稍O(shè)備對化成后的電池單體進(jìn)行容量測試和分選，確保電池性能的一致性。分容設(shè)備對電池單體進(jìn)行充放電循環(huán)測試，評估其循環(huán)壽命和性能穩(wěn)定性。充放電測試系統(tǒng)化成與分容設(shè)備與技術(shù)用于測量電池的內(nèi)阻，評估其導(dǎo)電性能和健康狀態(tài)。電池內(nèi)阻測試儀電池容量測試儀電池安全性能測試儀電池管理系統(tǒng)（BMS）測量電池的容量，判斷其儲能能力和性能優(yōu)劣。對電池進(jìn)行針刺、擠壓、過充、過放等安全性能測試，確保電池在使用過程中的安全性。對電池組進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和管理，確保電池組的安全、穩(wěn)定和高效運(yùn)行。檢測與評估設(shè)備與技術(shù)電動汽車電池發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)06鋰離子電池能量密度提升通過改進(jìn)正負(fù)極材料、優(yōu)化電解質(zhì)和電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高鋰離子電池的能量密度，延長電動汽車?yán)m(xù)航里程。新型高能量密度電池研發(fā)探索如鋰硫電池、鋰空氣電池等新型高能量密度電池技術(shù)，為電動汽車提供更強(qiáng)大的動力源。高能量密度電池發(fā)展趨勢大電流充電技術(shù)研究大電流充電對電池性能的影響，開發(fā)適用于快速充電的電池材料和充電管理系統(tǒng)。充電設(shè)施建設(shè)與標(biāo)準(zhǔn)化推動快速充電設(shè)施建設(shè)，制定統(tǒng)一的充電接口和通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)電動汽車快速充電的便捷性和安全性?？焖俪潆娂夹g(shù)挑戰(zhàn)及前景固態(tài)電池技術(shù)進(jìn)展及影響固態(tài)電解質(zhì)研發(fā)開發(fā)高性能固態(tài)電解質(zhì)材料，提高固態(tài)電