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圓柱電芯模組制造工藝分析

鉅大LARGE  |  點擊量:1960次  |  2018年10月08日  

1)電芯分選,模組工藝設計時,需要考慮模組電性能的一致性,確保Pack整體性能達到或滿足整車的要求。為了保證模組電性能的一致性,需要對電芯來料進行嚴格的要求。電芯廠家一般在電芯出貨前,也會按電芯的電壓、內阻和容量規格進行分組,但是電芯廠家與Pack廠家的最終需求是不同的,考慮到制造工藝、成本、電芯性能等因素,Pack廠家一般會按自己的標準重新對電芯進行分選。電芯分選需要考慮分選標準的問題,標準制定得合理,會減少剩余閑置的電芯,提升生產效率,降低生產成本。在實際生產過程中,還需要對電芯的外觀進行檢查,比如檢查電芯有無絕緣膜破損、絕緣膜起翹、電芯漏液、正負極端面污漬等不良品。

2)電芯入下支架,電芯入下支架是指把電芯插入下支架的電芯定位孔中。難點在于電芯與下支架孔之間的配合公差,孔太大,方便電芯插入,但是電芯固定不好,影響焊接效果;孔太小,電芯插入下支架定位孔比較困難,嚴重的可能導致電芯插不進去,影響生產效率。為了便于電芯插入,又能固定好電芯,可以把下支架孔前端開成喇叭口。

3)電芯極性判斷,電芯極性判斷是指檢查電芯的極性是否符合文件要求,屬于安全檢查。假如沒有極性檢查,而電芯極性又裝反了,在裝入第二面的匯流排時模組就會產生短路,導致產品毀壞,嚴重的可能導致人員受傷。

4)蓋上支架,蓋上支架是指把上支架蓋到電芯上,并把電芯固定在支架內。一般情況下,蓋上支架比電芯入下支架困難,一是與圓柱電芯的生產工藝有關,工藝里面有個滾槽工序,假如控制不好,會導致電芯尺寸的一致性差,影響蓋上支架,嚴重的會蓋不上去;二是電芯與下支架固定不好,導致電芯有一定的歪斜,導致上支架不好蓋或者蓋不上。

5)模組間距檢測,模組間距檢測是指檢測電芯極柱端面與支架表面的間距檢測,目的是檢查電芯極柱端面與支架的配合程度,用于判斷電芯是否固定到位,為是否滿足焊提前判斷是否滿足焊接條件。

6)清洗,等離子清洗是一種干法清洗,主要是依靠等離子中活性離子的“活化作用”達到去除物體表面污漬的目的。這種方式可以有效地去除電芯極柱端面的污物、粉塵等,為電阻焊接提前做準備,以減少焊接的不良品。

7)匯流排安裝,匯流排安裝是指把匯流排安裝固定到模組上,以便電阻點焊。設計時需要考慮匯流排與電芯的位置精度,特別是定位基準的問題,目的是使匯流排位置處于電芯極柱面的中心,便于焊接。在進行上下支架設計時,要考慮對匯流排的隔離;假如不好做隔離設計,在工序設計時需要考慮增加防短路工裝的使用,可以避免在異常情況下發生短路。

 圓柱電芯模組制造藝

8)電阻焊接,電阻焊接是指通過電阻焊的方式把匯流排與電芯極柱面熔接在一起。目前國內一般采用電阻點焊,在進行電阻點焊工藝設計時,需要考慮以下4點:

(1)匯流排的材質、結構和厚度;

(2)電極(也稱焊針)的材質、形狀、前端直徑和修磨頻次;

(3)工藝參數優化,如焊接電流、焊接電壓、焊接時間、加壓力等;

(4)焊接面的清潔度和平整度。

在實際生產中,失效因素非常多,需要技術人員根據實際情況來分析處理。

9)焊接檢查,在電阻焊接過程中,設備一般對焊接的參數都有監控,假如監測到參數異常,設備都會自動報警。由于影響焊接質量的因素很多,只通過參數監測來判斷焊接失效,目前結果還不是特別理想。在實際的生產控制中,一般還會通過人工檢查外觀和人工挑撥匯流排的方式,再次檢查和確認焊接效果。

10)打膠,膠水在模組應用上,一般有兩種用途:一種用途是固定電芯,主要強調膠水的黏接力、抗剪強度、耐老化、壽命等性能指標;另一種用途是把電芯和模組的熱量通過導熱膠傳遞出去,主要強調膠水的導熱系數、耐老化、電氣絕緣性、阻燃性等性能指標。由于膠水的用途不同,膠水的性能和配方也不同,實現打膠工藝的方法和設備就不同。在膠水選擇和打膠工藝方面,需要考慮以下3點:

a膠水的安全環保性能:盡量選擇無毒無異味的膠水,不但可以保護操作者,也可以保護使用者,還能更好地保護環境,也是新能源發展的目標。

 圓柱電芯模組制造藝

b膠水的表干時間:為了提高生產效率,一般希望膠水的表干時間越短越好。在實際生產過程中,假如膠水表干時間過短,由于待料、設備異常等因素,會導致膠水的大量浪費;也可能由于操作員處理不及時,因膠水固化時間短而導致設備堵塞,嚴重時導致停拉線。按經驗,盡量把表干時間控制到15~30min比較合理。

c膠水的用量:膠水用量主要由產品和工藝來確定,目的是滿足產品的要求。目前常用打膠工藝有點膠、涂膠、噴膠和灌膠,每種工藝所需要的設備也是不同的。在打膠時需要注意膠量的控制,避免產生溢膠而影響其他工序。

11)蓋絕緣板,蓋絕緣板是指把模組的匯流排進行絕緣保護。在工藝設計時,需要注意絕緣板不能高出支架的上邊緣,同時絕緣板與支架邊框之間的間隙最好小于1mm。

12)模組EOL測試,EOL測試(endofline)(一般也稱下線測試)是生產過程中質量控制的關鍵環節,主要針對模組的特殊特性進行測試,主要測試項目有:

a絕緣耐壓測試;

b內阻測試;

c電壓采樣測試;

d尺寸檢測;

e外觀檢查。

測試項目一般根據客戶和產品的要求來增減,其中安全檢測項目是必不可少的。

13)轉入Pack組裝或入庫,經EOL測試合格的模組按規定轉入Pack組裝工序或入庫,轉運過程中需要對模組進行絕緣保護和防止模組跌落。

通過圓柱電芯模組生產工藝流程的介紹,針對不同的客戶和產品,工藝流程的設計是不同的,目的都是為了快速地響應客戶和市場的需求。

在進行模組工藝流程設計時,一般需要考慮以下幾點:

1)安全性:產品安全和安全生產;

2)電性能:容量、電壓、內阻、性能的一致性;

3)生產節拍:節拍越高,表示產能越大;

4)尺寸:外形尺寸和固定尺寸;

5)工藝路線:指關鍵工藝的選擇和確定;

6)成本:產品設計和工藝設計時都需要考慮的要素。

通過上面的分析,僅僅把模組工藝流程設計好是不夠的,還需要有完善的生產體系來支撐,才能制造出讓客戶滿意的產品。

作為一名研發設計人員,如果能夠詳細了解所在體系的生產能力,將事半功倍。

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