1. Ülevaade Square Shell akumoodulitest
Ruudukujulised akumoodulid mängivad energiavaldkonnas üliolulist rolli ja tänu oma ainulaadsetele tehnoloogilistele eelistele on neid laialdaselt kasutatud paljudes valdkondades.
(1) Ühiste rakendusvaldkondade loetelu
Elektrisõidukite valdkonnas on ruudukujulised akumoodulid üks peamisi komponente, mis pakuvad sõidukitele toidet. Selle kõrge energiatihedus võib vastata uute energiasõidukite nõuetele. Näiteks turul olevad uued energiasõidukite kaubamärgid, nagu DJI ja Yihang, kasutavad toiteallikana enamasti liitiumpatareisid, mille tööulatus on üle 30 minuti ja mis vastab kasutajate pildistamisvajadustele. Samal ajal on ruudukujulistel koorega akumoodulitel pikk tööiga, kõrge ohutus ja hea keskkonnaga kohanemisvõime, mis vastab uute energiasõidukite vajadustele võimsuse, ohutuse ja kulutasuvuse osas.
Energiasalvestusseadmete valdkonnas kasutatakse ruudukujulisi akumooduleid peamiselt suuremahuliste energiasalvestussüsteemide ehitamiseks, et tasakaalustada võrgu pakkumist ja nõudlust, parandada võrgu stabiilsust ja töökindlust. Need energiasalvestussüsteemid suudavad elektrienergiat salvestada elektrivõrgu madala koormuse perioodidel ja vabastada seda tipptundidel, leevendades tõhusalt elektrivõrgu tippude vahet ning parandades elektrivõrgu töö ökonoomsust ja efektiivsust. Lisaks kasutatakse ruudukujulisi akumooduleid laialdaselt taastuvenergia salvestuslahendustes, näiteks päikese- ja tuuleelektrijaamade energiasalvestussüsteemides, et tagada taastuvenergia stabiilne varustus ja tõhus kasutamine.
Droonide valdkonnas on akud üks droonide põhikomponente ning kandilise kestaga akumoodulid pakuvad droonidele võimsat toitetuge tänu nende suurele energiatihedusele, kergele kaalule ja pikale elueale. Näiteks Hiinas on drooniturg viimastel aastatel näidanud kiiret kasvutrendi ja näidanud tohutut potentsiaali mitmes valdkonnas, nagu aerofotograafia, põllumajandus, metsandus, elekter ja logistika.
Lennunduses on ruudukujulisi akumooduleid laialdaselt kasutatud tänu nende suurele töökindlusele ja turvalisuse eelistele. Kandilise kestaga akumoodulite projekteerimis- ja tootmisprotsessis on rõhk pandud toote töökindluse ja stabiilsuse parandamisele. Kasutades kvaliteetseid materjale, täiustatud protsesse ja rangeid kvaliteedikontrollisüsteeme, tagab akumoodul stabiilse jõudluse erinevates töötingimustes.
2. Kandilise kestaga akumooduli disaini põhipunktid
(1) Suure energiatiheduse eelised
Kandilise kestaga akumooduli elemendi kuju on ruudukujuline, mis võimaldab sama mahu ja kaaluga salvestada rohkem elektrienergiat. See disain kasutab täielikult ära aku siseruumi, parandades ruumikasutuse tõhusust. Võttes näiteks elektrisõidukid, võivad suure energiatihedusega ruudukujulised akumoodulid oluliselt parandada sõiduki sõiduulatust ja rahuldada kasutajate vajadusi pikamaareiside jaoks. Energiasalvestite valdkonnas on suur energiatihedus sama oluline, kuna see suudab salvestada piiratud ruumis rohkem elektrienergiat, et rahuldada nõudlust suuremahulise energiasalvestuse järele. Statistika järgi võivad ruudukujulisi akumooduleid kasutavad energiasalvestid suurendada oma energiatihedust traditsiooniliste akudega võrreldes enam kui 20%.
(2) Kõrge ruumikasutuse omadused
Võrreldes traditsiooniliste silindriliste akudega, saab ruudukujulise kestaga akumoodulite ruudukujulisi konstruktsioone tihedamalt kokku panna. See mitte ainult ei vähenda ruumi raiskamist, vaid võimaldab ka akupaketil piiratud mahus kanda rohkem akusid, parandades seeläbi üldist energiatihedust. Piiratud ruumiliste rakendusstsenaariumide puhul, nagu elektrisõidukid, on ruumikasutus eriti oluline. Näiteks mõne väikese ruumiga kompaktse elektrisõiduki puhul võib ruudukujulise kestaga akumooduli suur ruumikasutus anda sõidukile suurema aku mahutavuse, suurendades seeläbi sõiduulatust.
(3) Kõrge turvalisuse garantii
Ruudukujuliste akumoodulite väliskestena kasutatakse tavaliselt ülitugevaid materjale, näiteks alumiiniumi, millel on kõrge tugevus ja sitkus. See disain võib tõhusalt ära hoida aku lühiseid, lekkeid ja muid probleeme, parandades aku ohutust. Lisaks kasutab ruudukujuline kestaga akumoodul ka täiustatud tehnoloogiaid, nagu lasertihendustehnoloogia, et parandada aku tihendit ja tagada aku ohutus. Näiteks võivad mõned ruudukujulise kestaga akumoodulid säilitada stabiilse jõudluse ekstreemsetes tingimustes, nagu kõrge temperatuur, kõrge pinge, kokkupõrge jne, pärast ranget ohutustesti ning aku ei plahvata, ei sütti ega muudes ohtlikes olukordades.
(4) Suur töökindlus
Projekteerimis- ja tootmisprotsessis keskenduvad ruudukujulised akumoodulid toote töökindluse ja stabiilsuse parandamisele. Kasutades kvaliteetseid materjale, täiustatud protsesse ja rangeid kvaliteedikontrollisüsteeme, tagab akumoodul stabiilse jõudluse erinevates töötingimustes. Näiteks kosmosetööstuses on akude töökindlusnõuded ülikõrged. Kõrge töökindlusega ruudukujulised akumoodulid võivad töötada stabiilselt karmides keskkondades ja pakkuda lennukitele usaldusväärset toiteallikat.
(5) Väga kohandatav
Ruudukujuline disain muudab ruudukujulise kestaga akumooduli väga kohandatavaks. Tänu ruudukujulise disaini suuremale vabadusele saab seda kohandada vastavalt erinevatele rakendusstsenaariumidele ja nõuetele. Näiteks saab kohandada akumooduleid, mis vastavad konkreetsetele nõuetele, nagu sõiduki mudel, aku mahutavus ja laadimiskiirus. See paindlikkus võimaldab ruudukujulise kestaga akumoodulil paremini kohaneda turunõudlusega ja vastata erinevate klientide isikupärastatud vajadustele.
(6) Keskkonnakaitse ja jätkusuutlikkus
Tootmis- ja kasutusprotsessis pööravad kandilise kestaga akumoodulid tähelepanu keskkonnakaitsele ja jätkusuutlikkusele. Paljud tootmisettevõtted kasutavad oma tootmisprotsessis saastevabasid ja keskkonnasõbralikke materjale ning pööravad tähelepanu energiasäästule ja emissioonide vähendamisele. Lisaks on kandilise kestaga akumoodulil ka kõrge tsükli kasutusiga ja taaskasutusväärtus, mis aitab vähendada ressursikulu ja keskkonnareostust. Statistika kohaselt võib kandilise kestaga akumoodulite tsükli eluiga ulatuda tuhandetesse kordadesse, mis on kõrgem kui traditsioonilistel akudel. Samal ajal saab taaskasutatud ruudukujulist akumoodulit uuesti kasutada, vähendades veelgi selle mõju keskkonnale.
3. Sissejuhatus ruudukujulise kestaga akumooduli protsessi
(1) Materjali ettevalmistamise etapp
Kandilise kestaga akumooduli PACK tootmisliini protsess algab materjali ettevalmistamise etapiga, mis on ülioluline. Aku komponentide toorained, nagu positiivsete elektroodide materjalid, negatiivse elektroodi materjalid ja elektrolüüdid, on nagu hoone nurgakivi ning nende kvaliteet määrab otseselt lõpptoote toimimise. Selles etapis on kvaliteedikontroll eriti oluline ja tootjad peavad kehtestama range kvaliteedikontrollisüsteemi, et tagada iga tooraine vastavus kõrgetele kvaliteedinõuetele. Näiteks testitakse positiivsete elektroodide materjalide puhtust rangelt, et tagada tõhus ioonide transport aku laadimise ja tühjenemise ajal. Samal ajal hinnake negatiivse elektroodi materjali stabiilsust, et vältida soovimatuid reaktsioone kasutamise ajal. Ainult range läbivaatuse läbinud toorained võivad panna kindla aluse järgmistele protsessietappidele.
(2) Akuelementide tootmisprotsess
Akude põhikomponendina toodetakse akuelemente täiustatud akuelementide tootmistehnoloogia abil. Kerimis- või virnastamisprotsess võib täpselt ühendada positiivsed ja negatiivsed elektroodide materjalid, et moodustada stabiilne akuelemendi struktuur. Selles protsessis on vaja suurt täpsust ja järjepidevust. Näiteks mähise pinget ja kiirust täpselt reguleerides tagatakse, et iga akuelemendi sisemine struktuur on ühtlane ja ühtlane, tagades seeläbi jõudluse stabiilsuse. Samal ajal nõuab virnastamisprotsess iga materjalikihi paksuse ja joonduse ranget kontrolli, et parandada akuelementide energiatihedust ja tsükli eluiga. Selle etapi võti on tagada akuelementide järjepidevus ja jõudluse stabiilsus, pakkudes kvaliteetseid põhikomponente järgmiste protsessietappide jaoks.
(3) Rakkude testimise protsess
Pärast akuelemendi tootmise lõpetamist viiakse kohe läbi akuelemendi testimine. Tehes põhjalikke teste akuelementide elektrilise jõudluse kohta, nagu pinge, mahtuvus, sisetakistus ja muud parameetrid, saame välja sõeluda standarditele vastavad akuelemendid. See etapp on nagu sõdurite valimine, järgmisse etappi pääsevad ainult parimad akuelemendid. Statistika kohaselt võivad akuelemendid pärast ranget testimist ja sõelumist paremini toimida järgnevas tootmises, parandades oluliselt kogu akumooduli kvaliteeti ja töökindlust. Veenduge, et iga akuelement saaks järgnevas tootmises hästi toimida, luues mooduli kokkupanekuks usaldusväärse aluse.
(4) Mooduli koostamise protsess
Mooduli kokkupaneku etapis mängivad olulist rolli kõrgelt automatiseeritud montaažiseadmed. Akuelemendid monteeritakse mooduliteks korrapäraselt, viies lõpule sellised etapid nagu elementide paigutus, traadi ühendamine ja isolatsioonimaterjali lisamine. Automatiseeritud seadmed võivad tagada iga mooduli kokkupaneku täpsuse ja kiiruse, parandades tootmise efektiivsust. Näiteks akuelementide paigutamise protsessis tagab täpne mehaaniline positsioneerimine elementide vahel ühtlase vahekauguse, mis on kasulik soojuse hajutamiseks ja jõudluse parandamiseks. Ühendusjuhtmete keevitamiseks on vaja ülitäpseid keevitusseadmeid, et tagada kindel ja usaldusväärne ühendus, vähendada takistust ja parandada energiaülekande efektiivsust. Isolatsioonimaterjalide lisamine võib tõhusalt ära hoida lekkeid ja lühiseid ning parandada akumoodulite ohutust.
(5) Rakkude sobitamise tehnoloogia
Üldise jõudluse parandamiseks kasutab ruudukujulise kestaga akumooduli PACK tootmisliin rakkude sobitamise tehnoloogiat. Akuelementide jõudlust täpselt sobitades on tagatud iga mooduli järjepidevus laadimis- ja tühjendusprotsessi ajal. See on nagu suurepärase bändi moodustamine, kus ilusa muusika esitamiseks peab iga instrument olema kooskõlastatud ja järjekindel. Näiteks võimaldab sobitamine selliste parameetrite alusel nagu elemendi mahtuvus ja sisemine takistus iga mooduli elementidel töötada laadimise ja tühjenemise ajal sünkroonselt, vähendades energiakadusid ning parandades akukomponentide üldist jõudlust ja kasutusiga.
(6) Pakendamise ja kvaliteedikontrolli etapid
Pärast mooduli kokkupaneku lõpetamist läheb toode pakendamise etappi. Samal ajal viiakse aku komponentidele läbi põhjalik kvaliteedikontroll, et tagada toodete vastavus kvaliteedistandarditele. Pakendamise käigus kasutatakse keskkonnasõbralikke ja vastupidavaid pakkematerjale, mis kaitsevad toodet kahjustuste eest transportimisel ja ladustamisel ning vastavad ka keskkonnanõuetele. Kvaliteedikontrolli käigus kontrollitakse põhjalikult toote välimust ja funktsionaalsust, sealhulgas väliskesta kriimustuste, turvaliste ühenduste ja toimivusstandarditele vastavuse kontrollimist. Tagamaks, et kasutajad saaksid kvaliteetseid ja töökindlaid akutooteid.
(7) Valmistoote testimise protsess
Lõpptoote testimine viiakse läbi tootmisliinil, mis testib põhjalikult kogu akumooduli PACK elektrilist jõudlust, ohutust ja muid aspekte. See samm on kui toote viimane test, mis tagab kvaliteeditaseme enne tehasest lahkumist ning vastab turu ja klientide vajadustele. Näiteks elektrilise jõudluse testimise läbiviimine, et kontrollida, kas aku mooduli mahtuvus, pinge, sisetakistus ja muud parameetrid vastavad projekteerimisnõuetele; Tehke ohutuse testimine, sealhulgas toimivus ülelaadimise, tühjenemise, lühise, kõrge temperatuuri ja muude tingimuste korral. Ainult tooted, mis on läbinud need ranged testid, saavad turule tulla ja pakkuda kasutajatele usaldusväärset toitetuge.
4. Kandilise kestaga akumooduli disainkarp
(1) SAIC-GM Ultium akumooduli disain
1. Sissejuhatus kolme tüüpi moodulite omadustesse
SAIC GMi Ultium akumooduli disainil on ainulaadsed omadused. See koosneb pehmest akust ja kahest erineva paksusega ruudukujulisest kestaelemendist, mis moodustavad akuelemendi vundamendi, mis muudab mooduli üldise suuruse poolest ühilduvaks. Seda saab paindlikult rakendada nii elektrisõidukite erinevates mudelites kui ka erinevates kasutusstsenaariumides.
Kõik kolm moodulit kasutavad mooduliga integreeritud jahutusmeetodit, mis integreerib vesijahutusega plaadi põhja. See disain võib tõhusalt vähendada aku temperatuuri, parandada aku jõudlust ja eluiga. Vastavalt asjakohastele andmetele võivad mooduliga integreeritud jahutust kasutavad akumoodulid vähendada aku temperatuuri rohkem kui 10% võrreldes traditsiooniliste jahutusmeetoditega.
Ruudukujuline kestamoodul kasutab kahe terminali väljundmeetodit, samas kui pehme paketi moodul kasutab ühe terminali väljundmeetodit. See disain muudab Packi ühilduvaks kahe erineva kõrgepinge siiniühendusega ja üldine disain on lihtsustatud madalpinge diskreetimis- ja sideliinide puudumise tõttu. See mitte ainult ei vähenda tootmiskulusid, vaid parandab ka tootmise efektiivsust.
2. Ruudukujulise kestaga mooduli disainiekraan
SAIC General Motors on selgelt demonstreerinud Ultiumi kandilise kestaga akut, mis jaguneb peamiselt kaheks erineva paksusega akuks (sama kõrguse ja laiusega). Akuelementide tühjendusklapi projekteerimisel on kahte tüüpi patareisid läbinud erineva töötluse. See disain võib tõhusalt parandada akude ohutust ja vältida plahvatusi ülelaadimise, ülelaadimise, lühiste ja muude olukordade korral.
Termilise äravoolukaitse osas kasutatakse peamiselt järgmisi meetmeid: iga akuelemendi vahe kaitsmiseks kasutatakse isolatsioonimaterjale ja akuelemendi kohal asuva rõhualandusklapi blokeerimiseks kasutatakse vilgukivilehti. See tagab aku ohutuse ka siis, kui akumooduli ülemine kate on plastikust. Samal ajal võib integreeritud jahutus aidata parandada akuelementide soojuse hajumist tavalistes ja termilistes häiretes, vähendada aku temperatuuri ning pikendada aku jõudlust ja eluiga.
Selles moodulis ei ole näha madalpingeliidese disaini ja väljaulatuv osa võib olla sisestatud juhtmevaba CMU PCBA. Seda osa toidetakse ja proovitakse FPC kaudu ning sillatakse kõigepealt. See disain mitte ainult ei paranda akumoodulite integreerimist, vaid vähendab ka tootmiskulusid.
3. Pehme paketi mooduli disaini selgitus
Pehme paki mooduli disain ei olnud Hiinas välja antud disaini keskmes, seega kuvati ainult üks moodul ilma tükeldamiseta. Pehmepaketi moodulil ja ruudukujulisel kestamoodulil on sama suurus ja paigalduskoht ning neid on töödeldud sama terminali väljundiga mooduli siini väljundliideses. Mooduli Z-suunalise ruumi tõttu ei ole siin nähtavat juhtmevaba CMU väljaulatuvat struktuuri.
Pehme paketi mooduli disain näitab akuelementide ja disaini animatsiooni, mis on tegelikult üsna sarnane MEB pehme paketi ja Volkswageni ruudukujulise kesta kujunduse ühilduvuse kontseptsiooniga. Tänu pehmele paketimoodulile on General Motors välja töötanud kaks eri suundadega virnastamiskontseptsiooni, mis on kujundatud erineva kõrguse ja mahutavusega, pakkudes kasutajatele rohkem valikuvõimalusi.
(2) Tesla LFP versiooni Model 3 aku disain
1. Mooduli ühilduvuse disaini suuruse kirjeldus
Tesla LFP versiooni Model 3 akumoodulil on ühilduv disain, millel on kaks erinevat konfiguratsiooni 25 elemendist ja 28 elemendist, kokku 106 elemendist, mis on tehtud kaheks mooduli spetsifikatsiooniks, et ühilduda algse kolmekomponendilise mooduli kujundusega. See disain võib tõhusalt vähendada tootmiskulusid ja parandada tootmise efektiivsust.
Vastavalt asjakohastele andmetele võivad selle ühilduva disainiga akumoodulid vähendada tootmiskulusid rohkem kui 20% võrreldes traditsiooniliste konstruktsioonidega. Samal ajal võib see disain parandada ka aku jõudlust ja eluiga, täites kasutajate nõudmisi elektrisõidukite valikule.
2. Sissejuhatus vesijahutusplaadi ja paigalduskonstruktsiooni disaini
Vesijahutusega plaat on integreeritud mooduli põhja ja sellel on täielik väline struktuur, mis sobib selle vesijahutusega plaadiga. Ühelt poolt annab see moodulile piisava mehaanilise tugevuse ja teisest küljest on sellel ka piisav isolatsioonikaugus. LFP vesijahutusega plaatide põhifunktsioon on madalal temperatuuril kuumutamine ja järgmistes NCM-i versioonides tuleb lahendada soojuse hajumise küsimus.
Peamine väljakutse 82 mm paksuste akuelementide kujundamisel on saavutada ülikiire 250 kW laadimine. Selles konstruktsioonis on Tesla ruudukujuliste akuelementide kõrguse ja mooduli vastavate proovivõtu- ja isolatsiooniplaatide tõttu kohandanud CMU proovivõtuplaadi paigutust. See ei ole originaalmooduli lamavas osas, vaid painduva trükkplaadi laiendusrežiimis. Siin kasutatakse ainult lõigatud osa.
3. CMU valimi näidise paigutuse kohandamise selgitus
Tänu ruudukujulise kestaga akuelementide ja mooduli vastavate proovivõtu- ja isolatsiooniplaatide kõrgusele kohandas Tesla CMU proovivõtuplaadi paigutust ja võttis kasutusele paindliku trükkplaadi laiendusrežiimi. See disain võib tõhusalt vähendada tootmiskulusid ja parandada tootmise efektiivsust.
Asjakohaste andmete kohaselt võib CMU proovivõtuplaatide paigutus, mis kasutab paindlikku trükkplaadi laiendusrežiimi, vähendada tootmiskulusid rohkem kui 15% võrreldes traditsiooniliste konstruktsioonidega. Samal ajal võib see disain parandada ka akumoodulite integreerimist, vähendada akumoodulite kaalu ja suurendada elektrisõidukite ulatust.
5. Ruudukujulise kestaga akumooduli tehnoloogia arengusuund
(1) Automatiseeritud tootmisliini omadused
1. Tõhus tootmine
Tehnoloogia pideva arenguga on automatiseeritud tootmisliinide roll ruudukujuliste koorega akumoodulite tootmisel muutunud üha olulisemaks. Pärast robotite ja automaatikaseadmete kasutuselevõttu on tootmise efektiivsus oluliselt paranenud. Näiteks akuelementide moodulite monteerimisprotsessis suudavad automatiseeritud seadmed teha keerulisi toiminguid ülikiire kiirusega, lühendades oluliselt tootmistsüklit. Statistika kohaselt suudavad automatiseeritud tootmisliinid võrreldes traditsiooniliste käsitsi toimingutega täita mitu korda või isegi kümneid kordi suurema töökoormuse sama ajaga, rahuldades turul kasvavat nõudlust akumoodulite järele. See mitte ainult ei paranda ettevõtte tootmisvõimsust, vaid ka kohandub paremini kiiresti muutuva turukeskkonnaga.
2. Vähenda tööjõukulusid
Automatiseeritud tootmisliinide kasutamine vähendab sõltuvust suurest arvust töötajatest, alandades seeläbi tööjõukulusid. Traditsioonilises tootmisrežiimis on korduva töö tegemiseks vaja palju töötajaid, mis mitte ainult ei too kaasa kõrgeid tööjõukulusid, vaid raskendab ka tootmise efektiivsuse ja kvaliteedi tagamist. Automatiseeritud tootmisliinid suudavad saavutada mehitamata või vähem mehitatud tootmist, mille jälgimiseks ja hooldamiseks on vaja vaid väikest arvu tehnilisi töötajaid. Samas on automatiseeritud tootmisliinide töö stabiilsem, vähendades tootmise kõikumisi ja inimteguritest tingitud vigu, parandades veelgi tootmise efektiivsust ja toote kvaliteeti.
3. Parandage toote kvaliteedi stabiilsust
Täpne mehaaniline töö ja range kvaliteedikontroll on võtmetähtsusega toodete järjepidevuse ja täpsuse tagamisel automatiseeritud tootmisliinidel. Automatiseeritud seadmed suudavad viia lõpule iga tootmisprotsessi ülitäpsete toimingutega, tagades akuelementide moodulite montaažitäpsuse ja kvaliteedi. Näiteks juhtmete ühendamise keevitusprotsessis suudavad automatiseeritud keevitusseadmed tagada keevituspunktide tugevuse ja töökindluse, vähendada takistust ja parandada elektrienergia ülekande efektiivsust. Lisaks saavad automatiseeritud tootmisliinid ka tootmisprotsessi käigus andmeid reaalajas jälgida ja jälgida. Kui probleemid on avastanud, saab neid õigeaegselt korrigeerida ja töödelda. See aitab probleeme õigeaegselt avastada ja lahendada, parandades toote kvaliteedi stabiilsust.
4. Turvalisuse suurendamine
Kandilise kestaga akumoodulite monteerimisprotsess hõlmab kõrgepinge ja suure energiatihedusega materjale ning käsitsi kasutamine võib põhjustada ohutusriske. Automatiseeritud tootmisliinid vähendavad tööriske ja parandavad tootmisohutust, võttes kasutusele ohutuskaitsemeetmed ja intelligentsed juhtimissüsteemid. Näiteks akumoodulite testimisprotsessis saavad automatiseeritud testimisseadmed igakülgselt testida aku elektrilist jõudlust ja ohutust, tagades toote vastavuse ohutusstandarditele. Samal ajal saavad intelligentsed juhtimissüsteemid tootmisprotsessis reaalajas jälgida ohutusriske. Kui ebatavalised olukorrad on tuvastatud, saab õigeaegselt võtta meetmeid tootmispersonali ohutuse tagamiseks.
5. Suurenenud paindlikkus
Modulaarne disain võimaldab automatiseeritud tootmisliinil olla väga paindlik ja seda saab kohandada vastavalt erinevatele tootenõuetele ja protsessimuutustele. Näiteks kui turunõudlus muutub, saavad ettevõtted kiiresti toota tooteid, mis vastavad turu nõudlusele, kohandades automatiseeritud tootmisliinide moodulite kombinatsiooni. See paindlikkus võimaldab tootmisliinil kohaneda turumuutustega ja vastata erinevatele tootmisvajadustele. Samal ajal hõlbustab mooduldisain ka tootmisliinide hooldust ja uuendamist, vähendades ettevõtete tegevuskulusid.
6. Keskkonnakaitse ja energiasääst
Automatiseeritud tootmisliinid aitavad saavutada keskkonnakaitset ja energiasäästu, optimeerides tootmisprotsesse ja vähendades tarbetut energiaraiskamist. Näiteks tootmisprotsessis saavad automatiseeritud seadmed energiatarbimist mõistlikult kohandada vastavalt tegelikele vajadustele, vältides energia raiskamist. Lisaks saavad automatiseeritud tootmisliinid tootmisprotsessi käigus vähendada ka jäätmeid ja saasteainete heitkoguseid, mis on kooskõlas rohelise tootmise arengutrendiga. See ei ole kasulik mitte ainult keskkonna kaitsmiseks, vaid ka ettevõtete hea sotsiaalse maine kujundamiseks ja nende konkurentsivõime suurendamiseks.
(2) Väljavaade ruudukujuliseks virnastamisprotsessiks
1. Lamineerimis- ja mähkimisprotsesside võrdlev analüüs
Mähkimisprotsess on pikka aega domineerinud elektripatareide valdkonnas, peamiselt tänu oma kõrgele tootmise efektiivsusele ja madalatele kuludele. Arenguajaloo vaatenurgast on mähistehnoloogiat rakendatud tarbijapatareidest alates ja see on läbinud arendusprotsessi käsitsi kerimismasinatest, poolautomaatsetest kerimismasinatest kuni täisautomaatsete kerimismasinateni, parandades oluliselt tootmise efektiivsust. Tarbijaakudest toitepatareideks arenedes on sama eeskuju järginud ka mähistehnoloogia ning seda kasutatakse laialdaselt ruudukujulistes ja silindrilistes akudes. Praegu on Hiinas uute energiasõidukite ruudukujuliste akude koguvõimsus umbes 42,25 GWh, mis moodustab 74,1% kogu paigaldatud võimsusest, millest enamik kasutab mähistehnoloogiat. Seevastu lamineerimisprotsessi rakendatakse praegu peamiselt väiksema turuosaga pehmepatareide valdkonnas. Lamineerimisprotsessil on ilmsed puudused, nagu madal tootmistõhusus, protsessi kõrge keerukus, keeruline kvaliteedikontroll, suur seadmete jalajälg ja suur investeeringute suhe vattitunni kohta. Praegu on kodumaise lamineerimismasinatööstuse efektiivsus üldiselt 1-1,2 sekundit tüki kohta ühe jaama kohta. Ainult siis, kui tõhusust suurendatakse umbes 0,2 sekundini tüki kohta, saab lamineerimisprotsessi maksumuselt võrrelda kerimisprotsessiga.
2. Pikem aku suurus ja virnastamise eelised
Elektrisõidukite arendamisega hakkavad ettevõtted välja töötama elektrisõidukite šassiid, akumooduleid ja elementide suurusi. Tüüpiline näide on Volkswageni MEB-platvorm, kus akude moodulite ja elementide mõõtmed kasvavad. Tööstus üldiselt usub, et suured moodulid ja suured akud on tuleviku akude arengutrend. Akude pikenedes muutub kerimisprotsessi teostamine üha raskemaks. Lamineeritud protsessil on jõudluses märkimisväärsed eelised. Samadel tingimustel võib lamineeritud protsess suurendada aku energiatihedust 5%, tsükli eluiga 10% ja maksumust 5%. Näiteks Honeycomb Energy peadirektor Yang Hongxin tutvustas, et lamineeritud tehnoloogiaga toodetud akude energiatihedus on suurem, mis suudab rahuldada elektrisõidukite nõudlust sõiduulatuse järele; Pikem tsükli eluiga, vähendades kasutaja kasutuskulusid; Madalamad kulud on parandanud ettevõtete konkurentsivõimet.
3. Läbimurre lamineeritud protsesside tootmise seadmetes
Honeycomb Energy on teinud olulisi läbimurdeid lamineeritud tootmisseadmete arendamisel. Praeguseks on lõpetatud 45 kraadi pöörleva kiire lamineerimismasina väljatöötamine ja kasutuselevõtt, mille ühe jaama lamineerimise efektiivsus on kuni 0,6 sekundit lehe kohta. Samal ajal on kärgstruktuuriga lõpetatud ühe jaama kiiruse kontrollimine 0.45 s/tk ning prototüüpide arendamine ja tootmine. Eeldatakse, et ühe jaama lamineerimisseade kiirusega 0,25 s/tk saab välja töötada 2{{10}}23. 2023. aastaks lahendab 0,25-sekundiline ülikiire lamineerimisprotsess tõhusalt lamineerimisprotsessi tõhususe probleemi ja eeldatavasti ületab see kerimisprotsessi efektiivsuse. Näiteks Honeycomb Energy esimese etapi tootmisliin Jintani tehases Changzhous on täiustatud ühe jaama tootmistõhususeni 0,6 sekundit tüki kohta ja tootmisvõimsus jõuab 2021. aastal 4 GWh-ni; Teises etapis on võimalik saavutada kiire virnastamine 0,45 sekundiga, tootmisvõimsusega 8GWh aastaks 2022. Lisaks toodetakse Honeycomb Energy 06-teine kiire lamineerimistehnoloogia tootmisseade koostöös välismaiste ettevõtetega. seadmete tarnijad, samas kui 0.{25}}teise varustuse on iseseisvalt projekteerinud Honeycomb Energy. Seotud patente on taotletud üle 10 ning seda arendatakse edaspidi koos kahe seadmetarnijaga.
6. Raskused kandilise kestaga akumoodulite projekteerimisel ja protsessil
(1) Nezha Tiangongi aku raskused
1. Konstruktsioonide projekteerimise raskuste analüüs
Tiangong Battery seisab moodulivaba integreerimise protsessis silmitsi paljude konstruktsiooniprobleemidega. CTC ruudukujulise kestaga akude projekteerimisel on peamine väljakutse üldine kaitse termilise löögi korral. Kolmekomponentne akuelement energiatihedusega 246 Wh/kg omab tohutult energiat ja ligi 1 kWh akuelement eraldab intensiivset soojust. Selle probleemi lahendamiseks on Tiangong Battery võtnud mitmeid meetmeid. Esiteks kasutatakse komposiitmaterjali ülemise katte kaitsmiseks ühte isolatsioonilehte, et vältida akupatarei tõsiseid kahjustusi, mis on põhjustatud kuumusest termilise ülejooksu ajal. Samas on madalate servadega kandiku kujundamiseks kasutatud spetsiaalselt komposiitmaterjalist katet. Ühest küljest võib see tõhusalt parandada servade katmise võimet ja teisest küljest on vaja tagada, et isolatsioonimaterjal kaitseks katet termilise läbijooksu ajal kahjustuste eest.
Lisaks on Tiangong Battery võrguvormingus mooduli disain toonud väljakutseid ka konstruktsioonide projekteerimisele. See disain peab täitma ruumiklassi madala soojusjuhtivusega aerogeeli soojusisolatsioonimaterjali elektrisüdamike vahel ja samal ajal peab see saavutama soojusisolatsiooni üle 1000 kraadi, UL94 V0 leegiaeglustaja, sõjatööstus elektriline kaitse 800 V elektriisolatsiooni koondamisohutusdisainiga, lühise lühise näidise koondamise projekt, mooduli ja lühise koondamise ohutuskonstruktsioon, samuti kergkaalu sektsiooni tüüpi konstruktsioonikaitse ülitugev alumiiniumraam, laienduskonstruktsiooni ohutus üle 2000 N ja väga integreeritud kohandatud suur moodul. Need nõuded seavad materjalide valikule ja protsesside täpsusele äärmiselt kõrged nõudmised.
2. Akuhaldussüsteemi raskuste uurimine
Pärast pilvehaldusega liitumist seisab Tiangong Battery akuhaldussüsteem silmitsi raskustega, nagu pilvepõhine SOH-algoritmi hindamine, mis põhineb suurel hulgal andmete eraldamisel. Pilvehaldus nõuab suurel hulgal andmete kogumist ja kiiret üleslaadimist serveriplatvormidele, mis seab väljakutseid andmeedastuse stabiilsusele ja turvalisusele. Samal ajal on tehniline väljakutse ka see, kuidas massandmetest täpselt kasulikku teavet hankida ja pilvepõhise SOH-algoritmi hinnanguid teha, et saavutada akude parem haldamine.
Sõidukisiseses süsteemis peab BMS-algoritm tagama aku põhilisema tööoleku koos domeenikontrollerite ja pilvepõhiste algoritmidega aku haldamiseks. See eeldab tõhusat ja täpset koostööd erinevate algoritmide vahel, et vältida konflikte või väärarvamusi. Lisaks on akuandmete pideva kogunemise tõttu pikaajaline väljakutse ka see, kuidas andmeid tõhusalt salvestada, hallata ja analüüsida, et akuhaldussüsteemi pidevalt optimeerida.
(2) Raskused energiasalvestava ruudukujulise kestaga akumooduli laserkeevitamisel
1. Seletus ruudukujulise kestaga aku PACK mooduli siini keevitusraskuste kohta
Energiasalvestava ruudukujulise aku PACK mooduli siini keevitamisel on mitmeid raskusi. Esiteks on õhukesed materjalid silmapaistev probleem, kuna virtuaalne jootmine võib tekkida siis, kui mitu tükki on virnastatud ja keevitatud, mille tulemuseks on ebapiisav tugevus ja halb juhtivus. Põhjus on selles, et õhukestel materjalidel on keevitusprotsessi ajal ebaühtlane soojusülekanne, mis võib kergesti põhjustada ebastabiilset keevitust. Lisaks võib keevisõmbluse ebapiisav laius põhjustada ka ebapiisava tugevuse, mis mõjutab akumooduli üldist jõudlust.
Need raskused seavad ohtu energiasalvestusakude ohutuse ja töökindluse. Kui keevituskvaliteet ei vasta standarditele, võivad aku kasutamisel tekkida sellised probleemid nagu ebastabiilne vool, liigne kuumenemine ja isegi ohutusõnnetused.
2. Pakutud lahendused
Nende raskuste lahendamiseks on pakutud välja rida lahendusi. Esiteks on sissetulevate materjalide tasasuse kontrollimine ülioluline. Range kvaliteedikontrolli ja sõelumise abil tagage keevitusmaterjalide tasapinnaline vastavus nõuetele ja vähendage ebaühtlastest materjalidest põhjustatud virtuaalseid keevitusprobleeme. Teiseks disainige suurepärase jõudlusega kinnitused ja kontrollige kinnitusvahet. Kinnitusseadme konstruktsioon peaks suutma täpselt fikseerida keevitusmaterjali, tagama stabiilsuse keevitusprotsessi ajal ja vältima liigseid või ebaühtlasi tühikuid, mis võivad mõjutada keevitamise kvaliteeti.
Tõhusad lahendused on ka väikese südamikuga kiudlaserite kasutamine ja kiikkeevitus. Väikeste südamikuga kiudlaserid võivad pakkuda suuremat energiatihedust, muutes keevitamise täpsemaks. Pöördkeevitus võib laiendada keevisliite laiust ja parandada keevitustugevust. Nende lahenduste igakülgse rakendamisega saab energiasalvestava kandilise kestaga aku PACK mooduli siini keevituskvaliteeti tõhusalt parandada, suurendades aku ohutust ja töökindlust.