动力电池模组系统安全设计(十四)钢带

动力电池模组里面,有的使用上钢带下PET扎带方式捆绑,也有使用双钢带的。而在CTP/CTC电池包里面,就很少看到钢带应用了,储能电池模组却仍在大量使用钢带,为什么呢?

动力电池模组系统安全设计(十四)钢带

一、钢带的作用

钢带是电池中用于模组结构固定的金属件,通常采用不锈钢(如 304、LH201)或高强度铝合金制成,厚度多为 0.5-5mm、宽度 10-40mm,具备高抗拉强度(≥1200MPa),能为模组提供稳定的结构约束。

电芯寿命需要一定预紧力,电芯充放电过程中,会产生 40000-80000N 的膨胀力,那就要通过钢带设计来满足电芯的预紧力和防膨胀要求了。

二、钢带设计

1、抗膨胀力设计

通过选型钢带的材质,确保其能承受电芯最大的膨胀力,避免因强度不足导致模组失效。

以宁波固鼎新能源一款280模组钢带为例说明,材料采用的是鞍钢联众LH 201不锈钢,截面尺寸为19mm(宽度)×1mm(厚度)。

动力电池模组系统安全设计(十四)钢带

可以看出经过力学测试验证:钢带最大能够抵抗住28.75kN的拉力。

双钢带配合可以达到57.5kN,即使不采用结构胶,也可以覆盖电芯的膨胀力要求。

动力电池模组系统安全设计(十四)钢带

2、焊接强度要求

多数钢带是采用焊接连接的,焊接接头的强度直接影响钢带整体的承载能力,需要对焊接接头的强度要求并验证;

强度要求:

钢带焊接后的断裂拉力需满足≥21000N,双钢带配合使用时,总承载膨胀力可达到≥42000N;

焊接过程中需避免虚焊、漏焊,确保焊点无脱落风险,焊接强度达标。

焊接强度测试:

钢带焊接完成后,需进行逐步加力的破坏性拉力测试,以验证钢带的极限承载能力; 

可以看出下图测试的结果:测试至95.236KN(9718KG)钢带焊接处断开。

动力电池模组系统安全设计(十四)钢带

3、外形尺寸

钢带的外形尺寸需结合模组整体结构设计,尤其是长度方向,需考虑预紧力要求。

在模组装配环节,先对模组施加一定压力,再套上钢带,最后释放压力,通过过压后释放使钢带达到预紧要求。

4、绝热设计

为避免电芯热失控时,钢带绝缘层烧穿,需在钢带四角接触电芯的部位,缠绕铁氟龙或陶瓷硅橡胶胶带。

动力电池模组系统安全设计(十四)钢带

5、绝缘设计

绝缘材质优先采用黑色热缩套管,外观需无肉眼可见的气泡、龟裂,套管需紧密贴合钢带表面,不得存在明显空隙;

耐温等级:125℃

额定工作电压:DC1500V

绝缘性能:DC2500V,保持60s,绝缘电阻>1000MΩ

耐压性能:3820V DC,升压10s,持续60s,耐压漏电流<1mA

阻燃要求:满足GB/T 2408-2008水平燃烧HB,垂直燃烧V0;

三、钢带技术要求          
1、外观要求

毛刺控制:

钢带端面毛刺需≤0.2mm,其他部位毛刺需≤0.1mm;

表面质量:表面需整洁,不得存在脏污、破裂、污渍等缺陷,且不得通过化学表面清洗处理。

2、盐雾要求

产品应按照GB/T 10125-2012 标准进行中性盐雾试验;

试验时长需≥96h,试验后绝缘皮需无破损,钢带表面需无明显腐蚀生锈(焊接部位不计入腐蚀评价);

试验完成后,建议对钢带重新进行力学性能测试、焊接拉力测试,对绝缘层进行绝缘耐压测试。

动力电池模组系统安全设计(十四)钢带

3、其它耐久测试

动力电池参考《动力电池配电盒BDU安全设计(十五)耐久性能》进行:高温老化、温度冲击、高温高湿双85测试,并随整包进行振动、冲击等验证。

四、是否采用钢带

是否采用钢带或者双钢带考虑的是膨胀力,当然现在大部分动力电池包里面采用端板和结构胶,也能很好的约束膨胀力,就可以把钢带取消了,毕竟钢带还是有风险的。

本来想介绍一篇专利来计算钢带选型的,可是既然有了测试报告,就没有采用计算的方法。

那这份亿纬储能的专利:《模组钢带、模组钢带的设计方法、电池模组 以及电池包》就分享给大家了,同时送模组钢带产品规格书;

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