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动力电池模组系统安全设计（二二）多面液冷+回形框内嵌相变材料的正立模组
在电芯材料体系变化不大的情况下，如何加大充放电倍率，现今的突破点主要放在散热方向。 为了多散热，麒麟电池采用了集成式的多功能弹性夹层，对电芯大面水冷，比亚迪BYD 汉 LEV采用上下对刀片电池双面冷却。 今天介绍下正力新能的多面液冷和回形框内嵌相变材料的模组，还是挺有创意的一个结构。 一、主流电池模组结构对比 1. 普通电池包模组 传统电池包多采用电芯底面散热设计，模组结构相对简单。散热路径单一导…- 12
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动力电池模组系统安全设计（二一）刀片电池的膨胀力控制
采用无模组技术的CTB、CTP电池包，电芯的间隙怎么来保证的，特别是刀片电池，还需要预留电芯间隙吗，本来想在模组工艺中讲解，既然大家有疑问，就提前说说吧。 一、传统电芯间隙控制 前文也说过，模组中预紧力和膨胀力是通过选用端板、拉条（钢带）、电芯间隙（填充回形框 / 气凝胶）来保证的，电芯间隙则需要电芯堆叠工艺来实现。 常规电芯堆叠工艺，主要包括回形框 / 气凝胶填充、电缸拘束、拉条固定等流程： 回…- 9
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动力电池模组系统安全设计（二十）储能模组组件
电池模组除了在新能源汽车动力电池上应用外，还在储能领域大量应用。 一、模组组件和风冷模组： 主要包括：端板、正负极端子底座、钢带、风冷板/口琴管。 端板、正负极端子、钢带前面文章均有介绍，今天主要讲述下风冷板/口琴管。 风冷散热是储能电池包热管理的方式之一，通常是在电芯之间预留的散热风道，通过风扇使空气流通、带走热量。 目前，行业主要采用两种风道形式。 第一种是敞开型间隙风道： 采用结构件在上下固…- 8
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动力电池模组系统安全设计（十九）模组设计串讲
国庆八天，为方便大家阅读，抽出时间把各个板块的知识进行串讲一下，今天就先讲述模组。 一、模组概述 电池模组不是把电芯捆绑起来连上线那么简单的，不但要满足容量要求，还要满足安全和可靠性要求。 模组是电芯到电池包的之间过渡，设计上先规划好电池包尺寸和容量，再根据这些计算采用电芯的数量和成组方式。 从模组技术演进来看，其已从传统标准模组向无模组形态发展。CTP、CTB、CTC 是当前动力电池包的主流技术…- 14
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动力电池模组系统安全设计（十八）集装箱储能模组
正好手头上有一份储能集装箱电站的资料，一起来看看模组是怎样组成的，并了解它在储能集装箱中的位置。 一、储能集装箱 先看单集装箱的吧，每个电池舱有 14 个电池簇，每簇含 13 个电池箱与主控功率箱，每箱由 16 个电芯组成 1P16S 模组，电芯为 280Ah 磷酸铁锂，簇标压 665V，电芯循环≥6000 次（25±2℃，80% EOL）。 该储能集装箱（电池舱）配 2 台 12.5KW 分体式…- 21
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动力电池模组系统安全设计（十七）消失不见的侧板
原来的模组是这样的，侧板和端板焊接在一起的，看着很坚固是吧。 今天问端板生产厂家宁波谷鼎，居然都不生产侧板了！ 看看最新的电池包，麒麟的电芯侧面贴的是气凝胶。 下面这个模组也是没有了侧板，就是个电芯自带的蓝膜。 一、侧板的作用？ 传统侧板是动力电池模组的基础骨架之一，主要承担下面功能： 1、结构支撑 与端板一同构成模组框架，抵御侧部方向的振动和冲击，防止电芯错位引发安全风险； 2、安全防护 阻挡碰…- 13
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动力电池模组系统安全设计（十六）输出级底座和防护盖
在电池包及电池模组中，为了将模组汇集的电流输出到母排上，通常会在端板上配备输出极底座与防护盖。 一、输出极底座和防护盖功能 1、输出极底座： 电池模组中，输出级底座安装在电池箱端板上或者横梁上，电芯上汇流排和导电排再通过螺栓固定在输出级底座的孔位上。 功能主要包括： 固定：固定正 / 负高压输出极，防止其位移松动； 连接：提供外接铜排 / 铝排的稳定连接点位，保障低接触电阻与机械强度； 绝缘：通过…- 7
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动力电池模组系统安全设计（十五）压条和固定带
自从CTP、CTB电池包流行起来后，标准模组不见身影后，钢带也是很少见到了，但是在神行和麒麟电池包又看到了压条和钢带使用，是不是钢带又回归使用了呢？ 一、为什么要用压条和钢带 现在的电芯是越做越大，横纵梁也越来越少，电池包在使用中面临的振动、冲击等工况不变，只靠结构胶固定的电芯下面，没有上面约束的电芯，就可能会出现电芯晃动和偏移问题。 加压条就是一个低成本的选择，通过直接抵压或粘接电芯的顶盖、肩部…- 5
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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？ 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…- 3
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动力电池模组系统安全设计（十三）280Ah标准端板
昨天文章里面有一张铸铝端板的照片，由于是以前在网上找的，发文时候找不到厂家，没有备注来源就发出来了，结果被端板厂家宁波谷鼎新能源发现了，好囧！ 也好，既然找到了原厂，就可以伸手要端板资料了，结合着电芯，咱们来看看他们这一款280Ah的具体端板吧。 一、储能端板标准化 实际上在写文章，寻找端板样式素材时，就发现280Ah的端板很多，基本是标准化产品了。 280Ah 电芯是中大型储能的主流电芯之一，当…- 40
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动力电池模组系统安全设计（十二）端板
在动力电池模组中，端板是一个不可或缺的重要部件，不但要给电芯提供预紧力，还要承受膨胀力的冲击。 现在端板普遍采用挤压铝型材、压铸铝合金，还有注塑等方式制成，替代传统的不锈钢端板。 一、端板作用 端板作为电池模组的核心结构件，位于模组两端，是保障电芯成组稳定性与模组安全的关键部件。 即使侧板、钢带、扎带取消情况下，端板还一直存在，可见其重要性。 在结构支撑上，不但要提供电芯的预紧力，还要承受膨胀力以…- 3
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动力电池模组系统安全设计（十一）麒麟电池的绝缘和防膨胀设计
最近宁德时代发布新的NP3.0（No Propagation 3.0）技术平台，通过化学体系、结构、系统设计及控制策略的多层创新，实现了电池安全升级，现在NP3.0平台实际应用的就是麒麟电池包。 结合此前讨论的模组绝缘、隔热、膨胀力设计，本文分析下麒麟电池的绝缘和防膨胀力设计。 一、麒麟电池绝缘隔热设计 主要以理想MGEA的麒麟电池包为例说明 1、电芯大面与水冷板： 电芯大面直接贴合水冷口琴管板，…- 6
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动力电池模组系统安全设计（十）绝缘板
电芯虽然有蓝膜包裹，但是模组设计中6个面都要考虑与周边金属物的绝缘，电芯之间的气凝胶既能缓冲、隔热又能绝缘。 电芯底部一般通过导热结构胶与液冷板胶接，液冷板则喷涂绝缘涂料。如果电芯底部开窗，一般在电芯底部增加绝缘板进行绝缘。 大部分动力电池已经取消模组上盖，现在上部绝缘与CCS的支撑件部分结合，再加上模组上部采用泡棉、云母纸、碳化硅橡胶绝缘。侧部同样大多采用云母纸、硅橡胶进行防火隔热和绝缘防护。 …- 11
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动力电池模组系统安全设计（九）气凝胶技术要求
上章简述了气凝胶和回形框的设计，动力电池模组系统安全设计（八）气凝胶与回形框设计； 本文继续讲述气凝胶及其技术要求。 一、气凝胶概述 1、气凝胶是什么？ 气凝胶是一种具有纳米多孔网络结构的固态材料，由气体填充孔隙、固体骨架构成，孔隙率可达 80%~99.8%，孔径多在 1~100 纳米之间。 其特殊结构赋予它超低导热系数（通常低于 0.02 W/(m・K)）、低密度、高比表面积等特性，是目前已知隔…- 2
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动力电池模组系统安全设计（八）气凝胶与回形框设计
前面文章讲解了电芯膨胀力危害，在模组设计上一般采用电芯之间预留间隙，并填充缓冲材料来抵消膨胀力的影响。 可是大家经常听到的是电芯之间的用的是气凝胶，起到缓冲作用的回形框到是并不常被提起，这是怎么回事呢？ 一、复合气凝胶垫结构与功能 我们说的电池包内用的 “气凝胶” 又叫做硅胶框气凝胶缓冲隔热垫，并非单一隔热结构，而是回形框+ 气凝胶的复合结构，两个的作用还真不一样，一个应对电芯膨胀、一个防热失控扩…- 3
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动力电池模组系统安全设计（七）间隙计算问题和尺寸链计算
在动力电池模组系统安全设计（四）模组电芯间隙设计中，对电芯间隙和公差计算，大家反馈计算有误。 首先非常抱歉，由于没有仔细核对专利中的数据，给大家带来了困惑，经过这几天详细计算，发现问题还真多。 一、原文问题点 主要是两处： 1、电芯间隙计算： 按照20个电芯计算，算不出来3mm的电芯间隙，按照12个电芯可以算出来。 2、缓冲材料压缩率 按照1.35公差计算，缓冲材料压缩率也不准确，会得出负值，代表…- 8
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动力电池模组系统安全设计（六）电芯参数需求
通过模组的电芯间隙和膨胀力计算，我们大概也了解了模组的整体框架，从本章开始就开始讲解各个部件的选型和技术要求。 站在模组的角度，电芯是模组最重要的部件，要想组好模组，就需要电芯提供一些必要的数据。本章就详述下模组设计需要电芯方提供的一些输入参数。 一、物理几何参数 1、电芯三维尺寸 长度、宽度、高度（不含极柱）、高度（含极柱）。 2、实测尺寸： 长度、宽度、高度（不含极柱）、高度（含极柱）及公差（…- 0
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动力电池模组系统安全设计（五）模组膨胀力仿真
前面介绍了模组电芯间隙确定方法，加上电芯的预紧力和膨胀力测试数据，就可以着手进行模组的膨胀力仿真了。 本文结合樊慧敏的《储能电池模组膨胀力特性研究及仿真分析》文章实例，对采用280Ah方壳铁锂的1P12S（A）与 1P8S（B）模组，进行膨胀力仿真方介绍。 一、模组膨胀力仿真原理 就是在EOL阶段膨胀力最大时候，用仿真软件模拟出电芯、端板、绑带、汇流排等模组器件的应力和位移，看看是否能经受住膨胀力…- 16
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动力电池模组系统安全设计（四）模组电芯间隙设计
前面两章分别阐述了电芯膨胀力与预紧力的测试方法，在动力电池模组设计中，电芯全生命周期的初始阶段的BOL 预紧力和结束阶段的EOL 阶段的膨胀力之间的平衡，是决定模组安全可靠性与使用寿命的关键。 通常，模组设计会预留电芯间隙并填充缓冲材料，以此抵御膨胀力带来的影响。当电芯集成至模组后，需通过 “电芯间隙计算 - 缓冲材料适配 - 力值校核” 的流程，实现三者的动态匹配。 下面结合赣锋动力的专利CN2…- 17
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动力电池模组系统安全设计（三）电芯预紧力
上篇文章，动力电池模组系统安全设计（二）电芯膨胀力，在测试膨胀力的时候，BOL开始时施加3000N的初始压力给电芯。 为什么要对电芯施加压力呢，电芯施加不同压力会是什么结果呢？本文来揭示模组设计的另外一个关键力：预紧力。 一、电芯循环寿命测试 电芯进行膨胀力测试时，实际上同步进行循环寿命测试，根据国标GB/T 31484-2021《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》要求，电芯循环寿命…- 8
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动力电池模组系统安全设计（二）电芯膨胀力
在讲解CCS系统时，为了避免和减少电芯的膨胀力影响，CCS不少地方做了不少相应设计，比如：汇流排设计成凸筋或凹筋结构、FPC焊接镍片的位置采用镂空或者折弯结构。 在模组设计过程中，电芯的膨胀力无处不在，影响着模组的整体和零部件设计，那么电芯膨胀力是怎么来的？呈现什么特征，工程上又是怎么测量的呢？ 一、膨胀力的来源 可以分 “可逆” 与 “不可逆”的膨胀力两类，前者随充放电动态变化，后者随使用次数持…- 17
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动力电池模组系统安全设计（一）模组概述
电池包的电气、BDU、CCS已经讲述差不多了，大家如果还有什么疑问，可以在留言区留言或者进群讨论，公众号还会不定时发布文章。 那么从今天开启电池包内的另外一个话题模组系统的安全设计。 一、模组发展 在电池集成技术的发展历程中，先后历经了三次意义重大的变革，从最初的模组模式，演进至 CTP（Cell To Pack）技术，再到如今的 CTC（Cell To Chassis）技术。 在 CTP 和 C…- 18
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电池模组
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