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      下一代插電混動新能源汽車(PHEV)的Pack設計

      鋰電網訊:前幾日非常高興和國際的電池企業做一些交流,還是有一些收獲的。特別是比對歷史的開發過程的一些信息。這里還是探討一下PHEV電芯和動力電池系統的開發方向。真正試著模塊化PHEV發展的目前有BMW和大眾兩家,其中BMW其實做的也挺糾結的。我試著一個個把它所有的PHEV項目過往的對于電池Pack的需求做個梳理,這些電池包其實有挺大的差異,主要的原因是:每個電池包都是因地制宜的選擇合適的空間來做的。中國的版本需要滿足PHEV有關于50km純電的要求,使得容量普遍比國外版本大一些,空間上不大好做F18 和F49都是特殊定制的G38的雙模組現在對比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。在國內呢,小型車也是在這個基礎上進行細致的優化。而較大的車型(大型SUV),可能需要加高容量,往47-49Ah這樣的一個范圍去做,再高意義并不大。PHEV的電芯開發,重點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,之前某企業寫的Roadmap基本代表歐洲企業的規劃,把電池進行平臺化,在各個車型上面留出足夠的扁平化空間,復用電池系統。如下所示:Pack要做扁平化處理;Pack的冷卻系統要在框架系統下整合;Pack的電氣和電子系統要進一步做優化,模組要做更大一些。?這個基本思路是在Audi A6這個設計上繼續深挖:我們可以把冷板和框架系統進行整合,如下面這兩個所示,把冷板嵌入到框架體系內;使得整個組裝和導熱膠的過程更簡單;在電池系統內只保留集中式的采集,把計算部分往其他控制器轉移,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顆一個冷板可以進行一部進行改進,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進行評估,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:現在的電芯真是要看菜下飯,其實要么進一步根據補貼放開一些要求,要么對電芯層面再綜合評估合理的要求,把PHEV和整個Pack的成本降下來,其次在不同平臺使用上,盡量能做到復用和快速開發,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劑或者分散劑,以及炭黑等導電劑。盡管固含量一般大于30%,但是干燥過程中,溶劑蒸發時,涂層總會經歷一定的收縮,固體物質在濕涂層中彼此接近,最后形成多孔的干燥電極結構。鋰離子電池極片的干燥過程和涂布過程各自獨立,又相互聯系;涂層的性質,影響到干燥工藝的設計和操作;涂布速度、涂層的厚度決定干燥長度;干燥過程中涂層有流平過程,影響涂層的均勻性。因此,涂布在設計過程中能否準確地運用最佳的涂布、干燥工藝,平衡兩者的關系,最終影響到涂布的綜合技術性能。極片干燥方式?(1)遠紅外輻射干燥。用遠紅外發射元件將熱能輻射到干燥物體表面,使液體蒸發汽化進行干燥。特點:其干燥速度主要取決于輻射溫度,溫度高,干燥速度快。其優點是設備比較簡單,因此都在比較低擋的涂布機中應用。其缺點是干燥效率低,干燥不均勻,容易產生干燥弊病。?(2)雙面送風飄浮干燥。漂浮干燥是在干燥箔材雙面設置特殊設計的風嘴,送高速噴射的氣流,在空氣流動附壁效應的作用下,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進行干燥。(3)常規對流熱風干燥。對流干燥是比較傳統的干燥技術。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流傳導到被干燥物體,使液體蒸發汽化進行干燥。其優點是設備簡單,其缺點是干燥效率低,在現代干燥設備中逐漸被高效熱風沖擊干燥所取代。(4)循環熱風沖擊干燥。利用空氣噴射流體力學原理發展起來的高效干燥技術。干燥空氣通過特殊設計的風嘴,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。 循環熱風沖擊干燥的特點是:干燥速度和溫度有關,而且和干燥風量有關??梢酝ㄟ^部分循環干燥空氣送風加大風量提高干燥速度,大大提高干燥空氣的熱量的利用,因此循環熱風沖擊干燥具有高效節能的特點。另外用增大送風量來提高干燥速度,可以避免采用高溫干燥可能產生的龜裂干燥弊病。(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的飽和蒸氣后,再繼續加熱而獲得的蒸氣。過熱蒸汽干燥是干燥介質直接與濕涂層接觸,其熱量主要以對流方式傳入物料,干燥析出的溶劑被干燥介質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部濕分濃度的差異。在這一差異下,內部濕分就由液態或氣態的形式向表面擴散,氣化的水蒸汽由過熱蒸汽氣流帶走。其優點是可以利用蒸汽的潛熱,熱效率高,可達到節約能源的效果,過熱蒸汽干燥要比熱風干燥的傳熱系數大。(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熱升溫,從而蒸發水分進行干燥的方法。微波干燥不同于傳統的干燥方式,其熱傳導的方向與水分擴散的方向相同。與傳統干燥方法相比,微波干燥具有干燥速率快、節能環保、生產效率高、清潔生產、干燥效果優良、易于實現自動化操作及控制以及可以提高產品質量等優點。目前有的廠家生產的涂布機用的熱風干燥,也用風嘴送風,從形式上看和沖擊干燥類似,但是其風嘴的結構設計和風量及風速都起不到沖擊效果,干燥過程仍屬對流干燥,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、結合水分、非結合水分之間的關系見圖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。結合水分包括物料細胞壁內的水分、物料內毛細管中的水分、及以結晶水的形態存在于固體物料之中的水分等。非結合水分包括機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驅動力為此氣膜蒸氣壓與氣相主體中水蒸氣分壓之差。同時,熱空氣對物料加熱升溫,將熱量傳遞給濕物料,驅動力是熱空氣與物料的溫度梯度;對對流干燥,由于介質的不斷流動,帶走氣化的水分,從而形成分壓差。干燥過程得以進行的必要條件:是被干燥物料中的水分所產生的水蒸氣分壓大于熱空氣中水蒸氣分壓。若二者相等,表示蒸發達到平衡,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相結合的過程:(1)熱空氣對物料加熱升溫;(2)物料表面液體的蒸發汽化過程;(3)內部液體通過孔隙擴散到表面的過程。干燥的動力學過程干燥曲線:干燥過程中物料含水量x與干燥時間t、物料表面溫度T 的關系曲線,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的關系曲線,如圖4。圖4 干燥速率曲線水分的內部擴散和表面汽化是同時進行的,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理也不相同。干燥過程分為預熱升溫段AB、恒速干燥段BC和降速干燥段CDE。(1)預熱升溫段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水分進行蒸發,蒸汽中的熱量被物料吸收,這些熱量全部用來蒸發物料表面的水分,物料表面水分的蒸發速度與物料內部水分的擴散速度幾乎相等,此時干燥速率保持穩定,呈現恒速干燥狀態。(3)第一降速階段(CD段):物料內部水分擴散速率小于表面水分在濕球溫度下的汽化速率,這時物料表面不能維持全面濕潤而形成“干區”,導致干燥速率下降。(4)第二降速階段(DE段):水分的汽化面逐漸向物料內部移動,從而使熱、質傳遞途徑加長,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,溶劑蒸發誘導濕涂層厚度減少,石墨顆粒逐漸彼此接近,直到形成最密集的堆積態,涂層收縮終止(圖5c),隨后進一步的溶劑蒸發迫使氣液界面推進到孔結構內部,最終形成多孔結構干電極涂層(圖5e)。大孔傾向于優先排空液相,涂層收縮過程中,表面細小孔隙內充滿液相,知道涂層收縮停止(圖5c),孔隙內填滿溶劑。然后溶劑進一步去除,涂層中產生第一個較大尺寸的孔洞(圖5d),而細小孔洞由于毛細管力作用,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?

      鋰電網訊:鋰離子電池的電芯安全一直是業內人士關注的重點,而這也是動力電池長期發展的關鍵,隨著動力電池這幾年的飛速發展,該問題的重要性日益凸顯。事實上,電芯的安全隱患主要表現為熱失控,影響的因素有很多,比如電芯的材料體系、結構設計、制造工藝、生產控制、終端使用方法等等。目前各大企業主要通過機器人替代人工,來減少安全隱患,同時對各工序機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極片毛刺粉塵產生的原因極片毛刺是指極片沖切所產生的斷面基材拉伸,彎曲。行業內對極片毛刺的普遍標準是Vh≤15μm(以集流體表面為基準計算);Vk≤15μm(以極片邊緣為基準計算)。極片粉塵是指極片沖切所產生的涂層顆?;蚧乃樾?。行業內暫時還沒有對粉塵顆粒的大小形成標準,只是對極片掉粉后漏箔的區域大小有做要求,L≤4mm(連續出現);H≤0.2mm(開裂或漏箔)。在模切和疊片工序中控制沖切時的毛刺大小,減少沖切時產生的粉塵,以及在極片轉運過程中避免毛刺的產生,已成為這兩個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生的原因。極片毛刺粉塵產生的主要原因有三點:1、沖切方式;2、沖切模具的結構;3沖切模具的材料及加工精度。?、沖切方式行業中在極片沖切工序,最常用的方式有以下幾種:?、沖切模具沖切極片時毛刺產生的原理:利用沖頭和下刀極小的間隙對極片進行裁切,間隙的大小是影響毛刺的最大因素:?、沖切模具沖切極片時粉塵產生的原理: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,由于擠壓作用加劇,對極片的沖裁力增大,對表面涂層擠壓增強,涂層開裂、從基材上剝離、脫落。壓料板托料時還會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,無法壓住斷口邊的涂層,裁斷時造成的涂層擠壓無法壓住。間隙過小時,有摩擦沖頭的風險。c:壓料板壓力的大?。和繉颖粩D壓時,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,對斷面的壓實效果不均勻,會出現不連續的涂層開裂等問題。?、沖切模具的材料及精度:a:沖壓模具工作時要承受沖擊、振動、摩擦、高壓和拉伸、彎扭等負荷,工作條件復雜,易發生磨損、疲勞、斷裂、變形等現象。因此,對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,常用的精加工設備有油割、坐標磨等,加工精度可做到0.001mm,可達到刀口間隙0.002mm的精度要求,裝配精度需要靠定位銷及裝配經驗實現,需要經驗及技能較高的裝配人員。?、極片流轉過程中的碰撞及摩擦:現階段采用的設備連線方式為模切機+極片料盒輸送+疊片機。缺點:極片沖切完進入料盒,經過輸送進入疊片機,疊片機從料盒中取片,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險。2毛刺粉塵解決方案了解了毛刺和粉塵產生的原因,解決方案可從以下幾點入手:1、優化現有模具結構;2、改善模具材料;3、提高模具制造和裝配精度;4、改進模切疊片設備工藝;?、對現有模具的優化沖切模具結構的穩定性,直接決定了毛刺和掉粉能不能做到可控,現在行業中最常用的結構有以下幾種:▲卷繞用極片模切模具由于卷繞式模切機工藝的特殊性,常用的導柱模具無法將導柱均布,只能制作成沖頭懸臂式,導致上模沖壓點和重心無法重合,模具整體穩定性較差,靠刀模具從根本上解決了上述問題,且成本相對還較低,會是將來重點選用的模具。沖切模具結構的穩定性,直接決定了毛刺和掉粉能不能做到可控,現在行業中最常用的結構有以下幾種:▲疊片用極片模切模具低速模具也是采用沖頭懸臂式的結構,主要在實驗線上使用,高速模具導柱分布均勻,結構穩定,是產線上主流的模具。?、模切疊片一體機是終極解決方案模切疊片一體機在極片沖切完之后可直接進入疊片平臺,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險。 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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