目前，由于不同制造商的產(chǎn)品規(guī)格和應(yīng)用場(chǎng)景不同，鋰離子電池組尺寸沒有標(biāo)準(zhǔn)。電池組通常由沖壓不銹鋼或鋁、鑄鋁、玻璃纖維、聚合物或某些復(fù)合材料制成。

本文將詳細(xì)介紹各種鋰離子電池組的方法和一些常用的電池組標(biāo)準(zhǔn)。讀完這篇文章后，您將對(duì)鋰離子電池的這一方面有一個(gè)新的理解。

金屬包裝

電池組使用多種材料。用于電池模塊內(nèi)部和外殼的塑料、不銹鋼、鋁、玻璃纖維和復(fù)合材料。在大多數(shù)情況下，儲(chǔ)能系統(tǒng)是這種組合。

不銹鋼外殼和鋁外殼

不銹鋼相對(duì)便宜，機(jī)械強(qiáng)度高，但不銹鋼外殼通常很重，需要焊工或配件來增加強(qiáng)度。這些添加增加了過程的時(shí)間，并增加了成本。

目前，鋰離子電池公司正試圖開發(fā)機(jī)械強(qiáng)度高、重量輕的不銹鋼外殼，以與輕質(zhì)鋁競(jìng)爭(zhēng)。Nanostel公司就是其中之一，提供與鋁重量相似但機(jī)械強(qiáng)度更高的先進(jìn)不銹鋼。

鋁殼是通過沖壓或鑄造制成的。鋁重量輕，但需要相對(duì)較大的厚度才能滿足機(jī)械財(cái)產(chǎn)，特別是對(duì)于沖壓制備的鋁殼。通過高壓壓鑄（HPDC）制備的鋁殼具有最佳的機(jī)械強(qiáng)度、孔隙率和重量，但需要昂貴的工具。

 

 

砂型鑄造相對(duì)便宜，但生產(chǎn)的一些成品質(zhì)量較差，需要額外的工藝步驟來完善。

石膏鑄造是一種廉價(jià)的工藝，產(chǎn)品的表面平整度與高壓鑄造相當(dāng)。然而，石膏鑄造產(chǎn)品在孔隙率方面控制不佳，通常存在缺陷。石膏鑄件的生產(chǎn)時(shí)間相對(duì)較短，因此經(jīng)常用于快速成型。

高壓壓鑄（HPDC）可以在鑄造過程中結(jié)合其他特性，例如安裝特定的空氣通道，結(jié)合材料支撐結(jié)構(gòu)等。這些額外的財(cái)產(chǎn)使得鋁外殼在許多鋰離子電池組和系統(tǒng)中非常有用。

 

涂層

如果電池系統(tǒng)基于多種金屬材料，請(qǐng)考慮是否涂覆表面。涂層和涂層類型有很多原因。涂層的主要原因之一是防止與地面或電子設(shè)備和電池接觸時(shí)發(fā)生短路；

換言之，涂層作為電池組的屏障，該功能適用于各種材料。最常用的涂層技術(shù)是用粘性膜直接粘貼到表面上，粘性膜只有一側(cè)，可以直接粘貼到金屬表面上，以滿足一定的隔離效果。

第二種涂覆方法是液體和粉末涂覆。這兩種涂層都提供環(huán)境保護(hù)而不是隔離。

 

評(píng)估金屬的機(jī)械強(qiáng)度

對(duì)于金屬外殼，必須在電池組設(shè)計(jì)期間評(píng)估金屬的機(jī)械強(qiáng)度。鑄造金屬殼體時(shí)，通常需要通過螺母加固、焊接或涂層來加強(qiáng)殼體結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^有限元分析和沖擊和振動(dòng)模擬來確定強(qiáng)化程度。

 

 

當(dāng)心不相容的金屬

必須小心使用不相容的金屬，否則會(huì)導(dǎo)致意外的化學(xué)反應(yīng)（如電偶腐蝕）。這對(duì)于電化學(xué)系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行很重要，因?yàn)橄到y(tǒng)在金屬腐蝕過程中會(huì)產(chǎn)生部分電荷，這會(huì)損害電池組的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

 

復(fù)合封裝

塑料和聚合物包裝

一些小型電池組也使用塑料包裝。如果不需要電池的結(jié)構(gòu)，電池組很可能會(huì)用聚合物膜進(jìn)行外部包裝。例如，一些混合動(dòng)力和啟動(dòng)/停止車輛電池只需要密封以保護(hù)鋰離子電池單元，并且外殼的機(jī)械要求較低。

更大的電池不僅使用更多的聚合物，還可能使用補(bǔ)充金屬基質(zhì)的化合物。例如，通用汽車的雪佛蘭Volt使用乙烯基酯樹脂（一種玻璃纖維）作為包裝外殼，該樹脂含有納米粘土和40%的玻璃纖維。換言之，雪佛蘭Volt使用乙烯基酯樹脂包裝電池。

Volt使用柔性鋰離子電池單元和源自BASF尼龍和1503-2F NAT的聚合物，含有33%的玻璃纖維和水解穩(wěn)定劑，作為端部和芯部隔板。

聚合物也常用于互連電路板。互連電路板通常包括電池組裝點(diǎn)、溫度和電壓控制線束、電子監(jiān)控回路、電池機(jī)械支撐和電池通風(fēng)管。

由于其多功能性，超模壓制塑料板將具有一些鎳或銅包層母線。普通的Volt電路板使用聚酰胺作為底座和外殼的連接器，35%的玻璃纖維聚酰胺作為控制電路板。

 

聚合物的阻燃性

還需要考慮電池系統(tǒng)中聚合物的阻燃性。根據(jù)UL-94標(biāo)準(zhǔn)，阻燃性包括垂直方向和水平方向。在垂直方向上，阻燃率范圍為VO-V2，也有一些水平阻燃率標(biāo)準(zhǔn)。

首先，確保所使用的聚合物不易燃燒，以便在鋰離子電池芯的熱失控時(shí)更容易控制熱失控的蔓延。如果聚合物阻燃率為Vo，電池?zé)崾Э貙?duì)聚合物的初始影響很小，因此更容易控制電池故障。

 

電池組標(biāo)準(zhǔn)

電池組必須考慮電池應(yīng)用條件和安裝位置。在實(shí)際應(yīng)用中，所有電池系統(tǒng)都需要滿足IEC IP規(guī)定的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于電力系統(tǒng)電池，需要滿足液體和灰塵隔離（IP6K9）。符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的IP等級(jí)為1EC60529。

電池組的要求首先必須能夠防止灰塵和物理侵入，換句話說，不允許灰塵進(jìn)入電池內(nèi)部，并防止物體（如手指）進(jìn)入電池內(nèi)部。

其次，電池需要具有良好的隔離液體的能力，例如電池不僅可以耐受液體滴落在電池上，而且可以完全浸入液體中或進(jìn)行無故障噴水。對(duì)于電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)，需要密封以防止液體和灰塵進(jìn)入電池組。

包裝等級(jí)必須符合NEMA標(biāo)準(zhǔn)。NEMA為固定儲(chǔ)能系統(tǒng)和電網(wǎng)系統(tǒng)中經(jīng)常使用的室內(nèi)和室外電氣設(shè)備制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)。許多鋰離子電池制造商可以生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的NEMA包裝材料。

對(duì)于一些小型儲(chǔ)能系統(tǒng)，符合NEMA標(biāo)準(zhǔn)的電池組材料是現(xiàn)成的。NEMA和IEC IP標(biāo)準(zhǔn)相似，但NEMA等級(jí)要求和保護(hù)范圍更廣，包括機(jī)械損壞、爆炸風(fēng)險(xiǎn)、潮濕、腐蝕性氣體、真菌、鳥類和動(dòng)物以及其他特殊條件保護(hù)；IECIP僅保護(hù)灰塵和液體。

有許多制造商生產(chǎn)符合NEMA標(biāo)準(zhǔn)的外殼。對(duì)于較小的儲(chǔ)能設(shè)備，市場(chǎng)上已經(jīng)有了外殼。