Guía práctica: explicación detallada de las baterías de iones de litio

1. 1. Concepto y definición de almacenamiento de energía PACK
2. Un paquete de almacenamiento de energía, o paquete de baterías, es la unidad de energía principal de un sistema de almacenamiento de energía Combina numerosas baterías individuales mediante conexiones científicas en serie y en paralelo, e integra un sistema de gestión de baterías, un sistema de gestión térmica, componentes estructurales, componentes eléctricos, etc., para formar una unidad completa de almacenamiento de energía. En un sistema de almacenamiento de energía, el PACK es como el "corazón", determinando directamente la capacidad de almacenamiento de energía, las características de potencia de salida, etc. Su principio de funcionamiento se basa en el movimiento de iones de litio entre los electrodos positivo y negativo; durante la carga, los iones de litio se mueven del electrodo positivo al negativo, y viceversa durante la descarga. Al integrar diversos componentes, el PACK puede almacenar y liberar energía eléctrica eficientemente, proporcionando un suministro eléctrico estable a parques eólicos, plantas fotovoltaicas, etc., y es un dispositivo clave para el almacenamiento y la conversión de energía.

2. Composición del paquete de baterías

Los componentes importantes de un PAQUETE DE BATERÍAS incluye cuatro partes: módulos de batería individuales, sistema eléctrico, sistema de gestión térmica, carcasa y BMS.

▷ Módulo de batería: Si comparamos un paquete de baterías con un cuerpo humano, entonces el módulo es el "corazón", responsable del almacenamiento y la liberación de energía eléctrica.

▷ Sistema Eléctrico: Compuesto principalmente por barras colectoras de cobre, arneses de cableado de alta tensión, arneses de cableado de baja tensión y dispositivos de protección eléctrica. El arneses de cableado de alta tensión puede considerarse la arteria principal del paquete de baterías, suministrando continuamente energía de la batería a la carga final, mientras que el arneses de cableado de baja tensión puede considerarse la red neuronal del paquete de baterías, transmitiendo señales de detección y control en tiempo real.

▷ Sistema de Gestión Térmica: Los sistemas de gestión térmica emplean principalmente dos métodos: refrigeración por aire y refrigeración líquida. La refrigeración líquida se divide en refrigeración líquida de placa fría y refrigeración líquida de inmersión. El sistema de gestión térmica es básicamente como instalar un aire acondicionado en el paquete de baterías. Las baterías generan calor durante la descarga; para garantizar que funcionen a una temperatura ambiente adecuada y prolongar su vida útil, la diferencia de temperatura del sistema generalmente debe ser ≤5 ℃.

▷ Vivienda: Compuesto principalmente por la carcasa, la tapa de la carcasa, el soporte metálico, el panel y los tornillos de fijación, puede considerarse el "esqueleto" del paquete de baterías, proporcionando soporte, resistencia a golpes y vibraciones mecánicas y protección ambiental.

▷ Sistema de Gestión de Bienes de Consumo: Abreviatura de "Sistema de Gestión de Batería", se puede comparar con el "cerebro" de la batería. Es el principal responsable de medir parámetros de la batería como el voltaje, la corriente y la temperatura, y también tiene funciones como la ecualización. Puede transmitir datos al MES (Sistema de Ejecución de Manufactura).

3. Características de los paquetes de baterías

▷ Paquetes de baterías de iones de litio requieren una alta consistencia en las características de la batería (capacidad, resistencia interna, voltaje, curva de descarga, vida útil);

▷ El ciclo de vida de un paquete de baterías es más corto que el de una sola celda;

▷ Debe utilizarse en condiciones específicas (incluida la corriente de carga y descarga, el método de carga, la temperatura, etc.);

▷ Después de ensamblar un paquete de baterías de iones de litio, el voltaje y la capacidad de la batería aumentan significativamente, lo que requiere protección mediante ecualización de carga, temperatura, voltaje y monitoreo de sobrecorriente;

▷ El paquete de baterías debe cumplir con los requisitos de voltaje y capacidad diseñados.

4. Métodos de embalaje

▷ Composición serie-paralelo: Los módulos de batería se componen de celdas individuales conectadas en paralelo y en serie. La conexión en paralelo aumenta la capacidad sin modificar el voltaje, mientras que la conexión en serie duplica el voltaje sin modificar la capacidad. Por ejemplo, 15 celdas de 3,2 V conectadas en serie producen 48 V (potenciación en serie); dos celdas de 50 Ah conectadas en paralelo producen 100 Ah (expansión de capacidad en paralelo).

▷ Requisitos de las celdas: Seleccione las celdas según sus requisitos de diseño. Las celdas conectadas en paralelo y en serie deben ser del mismo tipo y modelo, con diferencias de capacidad, resistencia interna y voltaje que no excedan el 2 %. Tanto las baterías de paquete blando como las cilíndricas requieren múltiples conexiones en serie.

▷ Proceso de fabricación del paquete: El empaque de la batería se logra de dos maneras: primero, mediante soldadura láser, soldadura ultrasónica o soldadura por pulsos, métodos comunes con buena fiabilidad, pero de difícil reemplazo. Segundo, mediante contacto metálico flexible, que elimina la necesidad de soldadura y facilita el reemplazo de la batería, pero que puede provocar un contacto deficiente.

Teniendo en cuenta el rendimiento de la producción, la eficiencia y la resistencia interna del punto de conexión, la soldadura láser es actualmente el método preferido por muchos fabricantes de baterías.

5. ¿Qué constituye una línea completa de producción de paquetes?

Una línea de producción de paquetes de baterías de litio se refiere a una colección sistemática de equipos y procesos necesarios para producir paquetes de baterías de litio.

Generalmente incluye seis etapas principales: fabricación de celdas, pruebas de celdas, clasificación de celdas, ensamblaje de celdas, empaquetado e inspección de calidad. Entre estas, la fabricación y el ensamblaje de celdas son las más críticas, ya que impactan directamente en el rendimiento y la calidad del paquete de baterías de litio.

▷ Fabricación de celdas: este es el primer paso en la línea de producción y se puede dividir en la preparación de materiales de electrodos positivos y negativos, formación de celdas, inyección de electrolitos de celdas y maduración de celdas.

La formación de celdas es el paso más crítico, mediante métodos como el bobinado, la laminación y el estampado. Determina la forma y el tamaño de la celda, lo que afecta directamente su rendimiento y vida útil.

Existen diferentes métodos de formación adecuados para diferentes productos de baterías de litio, y el método específico depende de la situación.

▷ Pruebas de celdas: Este proceso filtra principalmente las celdas deficientes, garantizando así el correcto funcionamiento de las etapas de producción posteriores. Incluye principalmente pruebas de capacidad, resistencia interna y temperatura. Estas pruebas ayudan a los fabricantes a comprender el rendimiento de las celdas, identificar problemas a tiempo y realizar ajustes y optimizaciones.

6. Perspectivas futuras de los paquetes de baterías de litio

Con la continua expansión de la batería de almacenamiento de energía Mercado, las líneas de producción de PACK se mejoran y perfeccionan constantemente para mejorar el rendimiento y la calidad del paquete de baterías.

Con la generalización de la automatización, el proceso de empaquetado dejará de ser laborioso y se centrará en la tecnología, centrándose en la adaptación de parámetros y el diseño de las baterías, mientras que el resto quedará a cargo de máquinas. En el futuro, la dirección tecnológica de las líneas de producción de baterías de litio incluirá principalmente los siguientes aspectos: 1. Inteligencia artificial: Mediante la introducción de tecnologías como la inteligencia artificial y el Internet de las Cosas, la línea de producción se automatizará, se inteligenteizará y se basará en la información, mejorando la eficiencia de la producción y la calidad del producto.

2. Ecologización: mediante la adopción de materiales respetuosos con el medio ambiente y medidas de ahorro de energía y reducción de emisiones, el proceso de producción se volverá ecológico y sostenible.

3. Personalización: Se proporcionarán líneas de producción y servicios personalizados según las necesidades y requisitos de los diferentes clientes, mejorando la satisfacción y la lealtad del cliente.

4. Seguridad: Al fortalecer la gestión de la seguridad y el control de riesgos, se garantizará la seguridad y la estabilidad del proceso de producción.