Pouch Cell vs Cylindrical Cell: prostor, težina i mehanički dizajn

Pouch ćelijenude fleksibilne dimenzije i efikasnu upotrebu tankih ili nepravilnih odjeljaka za baterije.Cilindrične ćelije, uključujući18650 i 21700 baterije, pružaju standardizirane dimenzije i kruta metalna kućišta koja pojednostavljuju mehaničku montažu.

Ni jedno ni drugo ne garantuje manje ili lakše gotovo pakovanje.

Za nabavku OEM baterija, uporedite tri stvari:

• prostor:Da li kompletna baterija odgovara dostupnom kućištu, uključujući tolerancije i zazore?
• Težina:Da li gotovi sklop zadovoljava ograničenje maksimalne težine proizvoda?
• Mehanički dizajn:Može li pakovanje izdržati opterećenja pri montaži, vibracije i proširenje ćelije bez oštećenja njegovih komponenti?

Zaključak:Birajte na osnovu provjerenih dimenzija gotovog pakovanja, težine i mehaničke pouzdanosti - ne samo geometrije golih ćelija.

Za šire poređenje performansi baterije i aplikacija, pogledajteBlumotijev vodič za Li-polimersku bateriju protiv litijum-jonske baterije. [1]

1. Torbica naspram cilindričnog pakovanja: Koje promjene u gotovom pakiranju?

A kesica litijum-jonske ćelijekoristi kućište od aluminijumskog laminata. Komercijalni laminatni materijali dolaze u različitim dimenzijama; Targray, na primjer, navodi opcije za aluminijum-laminat111 µm do 249 µm, ovisno o oblikovanju i mehaničkim zahtjevima. [2]

Ovo lagano pakovanje podržava tanke i prilagođene dimenzije ćelija, ali zahtijeva odgovarajuću vanjsku zaštitu za tijelo vrećice, brtve i jezičke.

Cilindrične litijum-jonske ćelijekoristite čvrsta metalna kućišta. Standard18650i21700formati imaju nominalni prečnik od 18 mm i 21 mm, respektivno, sa stvarnim dimenzijama koje su određene u tablici sa podacima o ćelijama.

Njihov kruti oblik pojednostavljuje zadržavanje u oblikovanim držačima, ali kružni poprečni presjek može ostaviti neiskorišteni prostor u pravokutnim kućištima.

Zahtjev za nabavku:Zatražite crtež ćelije, maksimalne dimenzije, tolerancije dimenzija, položaje terminala i preporučene uslove mehaničke potpore.

2. Hoće li torbica ili cilindrična baterija stati u vaše kućište?

Iskorišćenost prostora u baterijizavisi od geometrije i kompletnog mehaničkog sklopa - ne samo od dimenzija ćelije.

► Zašto cilindrične ćelije ostavljaju neiskorišten prostor?

Za jednake krugove u idealnom heksagonalnom rasporedu, maksimalna dvodimenzionalna efikasnost pakovanja je:

Efikasnost pakovanja=π / (2√3) ≈ 90,69%

Kvadratni raspored doseže približno78.54%. [3]

Ovo su teorijske geometrijske granice, a ne stvarne efikasnosti modula. Držači ćelija, međusobne veze, izolacija, prostor za hlađenje i granice kućišta smanjuju korisni prostor.

A prilagođena torbica baterijamože smanjiti geometrijske praznine, ali brtve, jezičci, oslonci i dodatak za proširenje i dalje moraju odgovarati.

► Primjer: Da li gotova baterija odgovara kućištu od 17 mm?

Pretpostavimo da OEM uređaj ima odjeljak za bateriju koji mjeri:

120 × 70 × 17 mm (D × Š × V)

Predložene konfiguracije su:

Dimenzije vrećice su hipotetičke maksimalne instalirane dimenzije, za koje se pretpostavlja da uključuju zaštitni hardver, proizvodne tolerancije i odobrene promjene dimenzija. To nisu specifikacije provjerenih dobavljača.

 

The18650 baterijane uspijeva jer njegov nominalni promjer premašuje dostupnu visinu od 17 mm prije dodavanja hardvera paketa.

 

Prijedlog vrećice se dimenzionalno uklapa u navedene pretpostavke. Konačno odobrenje i dalje zahtijeva kompletnu CAD montažu i verifikaciju da se specificirani kapaciteti i električni zahtjevi mogu ispuniti.

 

Zahtjev za nabavku:Uporedite dobavljačevu maksimalnu kovertu gotovog pakovanja sa dostupnim kućištem u sve tri dimenzije, uključujući jezičke, konektore, karakteristike montaže i uslove za razmak.

3. Koji format ćelije daje lakšu gotovu bateriju?

A pouch cellmože imati lakše kućište od cilindrične ćelije, ali dodatni oslonci i zaštitni hardver mogu nadoknaditi tu prednost.

Uporedite gotove sklopove koji ispunjavaju iste energetske i električne zahtjeve.

► Primjer: Da li pakovanje zadovoljava ograničenje težine od 142 g?

Razmotrite poseban hipotetički OEM projekat koji zahtijeva20 Wh nominalne energijei maksimalnu težinu gotovog pakovanja142 g. Pretpostavlja se da obje kandidatske konfiguracije odgovaraju njegovom kućištu i ispunjavaju njegove električne zahtjeve.

 

Težina komponente	Pouch Pack	Cilindrično pakiranje
Kombinovana težina ćelije	100 g	115 g
Mehanički oslonci	28 g	10 g
Zaštitna elektronika i ožičenje	16 g	16 g
Težina gotovog pakovanja	144 g	141 g
Potrebna težina 142 g	FAIL	PASS

 

Ćelije kesice štede 15 g na nivou ćelije, ali kompletno pakovanje u vrećici teži 3 g više.

Ove brojke su ilustrativne, a ne mjerene Blumoti proizvode.

 

Težina gotovog pakovanja=Težina ćelije + Strukturne komponente + Električne komponente

 

Zahtjev za nabavku:Navedite maksimalnu masu gotovog pakovanja i zahtijevajte izmjerenu težinu, uključujući držače, zaštitne poklopce, konektore, izolaciju i montažni hardver. Težina golih ćelija nije prihvatljiva zamjena.

4. Koliko je potrebno za bubrenje i kompresiju ćeliji vrećice?

Oticanje ćelija vrećiceutiče na prostor potreban tokom radnog veka baterije.

Debljina ćelije može se reverzibilno mijenjati sa stanjem naboja (SoC) i temperaturom, dok starenje može dovesti do dodatnog nepovratnog rasta.

Količina ovisi o odabranoj hemiji ćelije, dizajnu i uslovima rada. [4]

► Da li svaka baterija u torbici treba da koristi isti pritisak kompresije?

br.

Istraživanja su pokazala da uvjeti mehaničke kompresije utječu na bubrenje ćelija vrećice i ponašanje starenja. Međutim, raspon tlaka uspostavljen za jednu ćeliju ne može se primijeniti na svakuprilagođena LiPo baterija. [4][5]

Podrška pakovanja može uključivati ​​usklađene jastučiće, krute ploče ili kontrolirano prednaprezanje, ovisno o zahtjevima proizvođača

Pakovanje mora ostati unutar svojih maksimalnih odobrenih dimenzija bez izlaganja vrećice, zaptivnih rubova ili jezičaka neprihvatljivom mehaničkom naprezanju.

Zahtjev za nabavku:Dobijte smjernice za proširenje i kompresiju specifične za ćeliju prije nego što odobrite crtež kućišta. Nemojte koristiti univerzalni postotak bubrenja ili vrijednost prednaprezanja.

5. Kako vrećica i cilindrična pakovanja trebaju proći mehaničku validaciju?

Torbica i cilindrični paketi baterijazahtijevaju različite aranžmane podrške, ali oba moraju zadovoljiti zahtjeve mehaničke kvalifikacije proizvoda.

► Dizajn ćelije vrećice: Kako treba zaštititi jezičke i pečate?

Ćelije vrećice imaju otvorene terminalne jezičke koji se protežu kroz zapečaćene ivice. Relativno kretanje između ćelije i interkonekcije može koncentrirati naprezanje na spoju tab-to-kesa.

Dizajn pakovanja treba da obezbedi odgovarajuću podršku ćelije, oslobađanje od naprezanja jezičaka i zaštitu od abrazije ivice ili bušenja.

► Cilindrični dizajn ćelije: Jesu li kruta kućišta dovoljna za otpornost na vibracije?

br.

Cilindrična metalna limenka pruža lokalnu mehaničku zaštitu, ali izdržljivost kompletnog pakovanja ovisi o držačima ćelija, zavarenim spojevima, sabirnicama, montažnim elementima i dizajnu kućišta.

Krute ćelije ne treba tretirati kao nosive strukturne komponente bez odgovarajuće kvalifikacije za projektovanje.

► Šta određuje da li je mehaničko ispitivanje prošao ili nije prošao?

 

OEM treba da definiše zahteve za vibracije, udare, montažu i inspekciju na osnovu radnog okruženja proizvoda.

 

Mehanički test	Kriterijum prihvatanja
Vibracije i udari	Nema pomaka ćelija, labavih spojnica ili oštećenih interkonekcija
Inspekcija pečata vrećice i jezičaka	Nema vidljivih kidanja, uboda ili oštećenja na spojevima
Mehaničko zadržavanje	Ćelije i komponente za montažu ostaju osigurane
Električni kontinuitet	Nema povremene veze ili abnormalne promjene otpora izvan dogovorenih granica
Dimenzionalni pregled	Gotova montaža ostaje unutar zadanih dimenzija

 

Ovo su primjeri kriterija prihvatanja; Za proizvod se moraju definirati ozbiljnost numeričkog ispitivanja, trajanje, tolerancije mjerenja i zahtjevi za uzorkovanje.

 

Zahtjev za nabavku:Pribavite rezultate testiranja gotovog pakovanja i zapise o inspekciji nakon testiranja. Čvrsto kućište ili fleksibilna torbica sami po sebi ne uspostavljaju mehaničku pouzdanost.

6. Koje mehaničke specifikacije bi OEM kupci trebali uključiti u RFQ?

Za aprilagođena torbica baterijaili18650/21700 litijum-jonska baterija, zatražite iste mehaničke podatke od svakog dobavljača.

Mehanički dizajn baterije: Kontrolna lista RFQ

Navedite dostupne dimenzije kućišta, maksimalnu težinu, uslove montaže i potrebno radno okruženje u RFQ.

Odobrenje dobavljača bi trebalo da zavisi od verifikovanih gotovih baterija - neoglašenih prednosti formata ćelije.