1. Définition
La batterie lithium-ion, également connue sous le nom de module de batterie, est un processus de fabrication de batteries lithium-ion. Il s’agit d’emballer, d’encapsuler et d’assembler plusieurs cellules lithium-ion en les connectant en série et en parallèle. Le processus prend également en compte des facteurs tels que la résistance mécanique, la gestion thermique et la compatibilité du système de gestion de batterie (BMS).

Les technologies clés du processus d'emballage comprennent la conception structurelle globale, le contrôle du soudage et du traitement, les niveaux de protection et les systèmes de gestion thermique active. Lorsque deux cellules ou plus sont connectées en série ou en parallèle pour former une forme spécifique selon les exigences du client, on parle de pack.

2. Composants d'un pack batterie
Le pack batterie se compose principalement de modules de batterie uniques, de systèmes électriques, de systèmes de gestion thermique, de boîtiers et de BMS, etc.

Schéma de structure du bloc de batterie prismatique

• Modules de batterie : Si nous comparons la batterie au corps humain, les modules sont le « cœur », responsable du stockage et de la libération de l'énergie électrique.
• Système électrique : Le système électrique consiste à connecter des barres omnibus en cuivre, des faisceaux haute tension, des faisceaux basse tension et d'autres dispositifs de protection électrique. Le faisceau haute tension agit comme « l'artère », fournissant en continu de l'énergie électrique aux charges finales, tandis que le faisceau basse tension sert de « système nerveux », transmettant les signaux de détection et de contrôle en temps réel.

Faisceau de câbles haute tension pour stockage d'énergie

• Système de gestion thermique : le système de gestion thermique comprend des méthodes de refroidissement par air et par liquide, le refroidissement liquide étant ensuite divisé en refroidissement liquide par plaque froide et refroidissement liquide par immersion. Le système de gestion thermique fonctionne comme un climatiseur pour la batterie. Étant donné que la batterie génère de la chaleur pendant la décharge, le système garantit que la batterie fonctionne dans une plage de température raisonnable pour prolonger sa durée de vie. Une différence de température du système de ≤5°C est généralement requise.
• Boîtier de batterie : il est principalement composé du corps du boîtier, de la plaque de recouvrement, des supports métalliques, des panneaux et des vis de fixation, fonctionnant comme le « squelette » de la batterie. Il offre un support, une résistance aux chocs mécaniques, une résistance aux vibrations et une protection de l'environnement.

Corps du boîtier de la batterie

• BMS (Battery Management System) : Le BMS peut être considéré comme le « cerveau » de la batterie. Il mesure des paramètres tels que la tension, le courant et la température et comprend des fonctions d'équilibrage. Le BMS peut également transmettre des données au Manufacturing Execution System (MES).

3. Caractéristiques de la batterie

• La batterie au lithium nécessite une grande cohérence en termes de capacité, de résistance interne, de tension, de courbe de décharge et de durée de vie entre les cellules.
• The cycle life of a battery pack is lower than that of a single battery cell.
• The pack must be used under specified conditions, including charging/discharging currents, charging methods, and temperature.
• After forming the pack, the voltage and capacity of the battery increase significantly, necessitating protection for charge balancing, temperature, voltage, and overcurrent monitoring.
• The battery pack must meet the designed voltage and capacity requirements.

How to ensure that the battery has a high degree of consistency?

This requires the use of specialized battery charge discharge test equipment to sort the battery capacity and screen its performance. By performing charge and discharge tests on each lithium battery, the computer records the data of each test point, and thus obtains the capacity and internal resistance of each battery, and determines the quality grade of the lithium battery. The battery can quickly and accurately evaluate the capacity and performance of the battery through efficient cycle charge and discharge tests.

4. Methods of Pack Formation

▶Series and Parallel Configuration:

The battery module is formed by connecting individual cells in series and parallel. Parallel connections increase capacity while keeping the voltage constant, while series connections increase voltage while keeping the capacity constant.

• For example, if the cell voltage is 3.2V, connecting 15 cells in series results in a 48V output, known as series boosting.
• For example, if the cell capacity is 50Ah, connecting two cells in parallel results in a 100Ah output, known as parallel expansion.

▶Cell Requirements:

Based on design requirements, select the corresponding cells. The batteries used in parallel or series must be of the same type, model, and have similar capacities, internal resistance, and voltage, with differences not exceeding 2%. Regardless of whether soft-pack batteries or cylindrical batteries are used, multiple cells need to be combined in series.

▶Pack Process:

The pack process can be achieved through two main methods:

• Laser welding, ultrasonic welding, or pulse welding. This is the common method due to its reliability, although it makes cell replacement difficult.

Handheld/Automatic Fiber Laser Welding Machine

• Contact with elastic metal sheets. This method does not require welding, making cell replacement easier but may lead to poor contact.

Considering production yield, efficiency, and the internal resistance of connection points, laser welding has become the preferred choice for many battery manufacturers.

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5. Comprendre les paramètres techniques de la batterie

▶Mode combiné : 1P24S

"S" signifie cellules connectées en série et "P" signifie cellules connectées en parallèle. 1P24S indique 24 cellules en série et 1 cellule en parallèle, ce qui donne une tension nominale de 3,2 V * 24 = 76,8 V.

La capacité nominale d’une batterie est la quantité d’énergie qu’elle peut stocker et décharger dans des conditions de travail spécifiées au fil du temps. C'est le produit du courant de décharge (A) et du temps de décharge (h). Par conséquent, 280 Ah indique que la batterie peut se décharger en continu à une vitesse maximale de 0,5 °C pendant 2 heures.

Énergie nominale (Wh) = capacité nominale (Ah) * tension nominale (V), donc l'énergie totale qu'une batterie peut libérer est liée à la fois à la capacité et à la tension.

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