Prečo sú ceny litiových batérií tak rozmanité?

"Vaša litiová batéria je príliš drahá! Tu mám lacnejšiu ponuku!" Po predložení ponuky zákazníkovi často počujeme takéto pripomienky. Mnohí zákazníci, najmä jednotliví kupujúci, nemajú o batériách dobré vedomosti. Preto sa hlavne zameriavajú na výkon a cenu litiovej batérie, ako aj na počet cyklov uvedených v tabuľke parametrov. Dnes vás prevedieme celým výrobným procesom litiovej batérie, aby ste mohli lepšie posúdiť a vybrať si batériu.

Kontrola batériových článkov

Po každom lítiová batéria keď článok dorazí do továrne, prvým krokom je komplexná kontrola. Okrem skontrolovania povrchu na prítomnosť škrabancov alebo vypuklín tiež meriame napätie voľného behu a vnútorný odpor. Tieto údaje sa automaticky zadajú do systému. Do rovnakého modulu litiovej batérie môžu byť zaradené len články s veľmi konzistentnými parametrami.

Tento krok je veľmi dôležitý. Ak sa vyskytne chyba, v neskorších procesoch vzniknú problémy. Preto je kontrola na mieste obzvlášť prísna.

Laserové čistenie – účinnejšie ako odstraňovanie alkoholom

Nasledujúcim krokom je laserové čistenie. Z informačných tabúľ na mieste je zrejmé, že sme laserové čistenie určili ako kľúčový bod riadenia procesu (s číslom R-T-34-3) a striktne kontroľujeme účinnosť čistenia.

Možno sa spýtate: Elektrodové vývody lítiových batérií sú už veľmi čisté, prečo ich teda musíme čistiť?

Dôvodom je, že povrch tyčí má veľmi tenkú vrstvu oxidu a drobné škvrny oleja. Ak sa použije tradičné čistenie alkoholom, nie je len veľmi neefektívne, ale aj alkoholové utieranie nedokáže dôkladne odstrániť nečistoty. Iba laserové čistenie dokáže kontaminanty na povrchu okamžite odpariť a odstrániť, čím sa odhalí čerstvý kovový základ. Tým sa počas následného zváracieho procesu zabezpečí pevné spojenie spájkovaných spojov a nižší odpor. V továrni sa účinok čistenia kvantitatívne kontroluje, namiesto aby sa jednoducho spoliehali na čistenie alkoholom alebo na vizuálny dojem o čistote voľným okom.

Laserové zváranie – pripájanie článkov

Po čistení nasleduje ďalší kľúčový krok – pomocou laseru zvárať a pripevňovať sběrné lišty (medené alebo hliníkové pásky) na kladnú a zápornú elektródu článkov, čím sa spoja do série alebo paralelného zapojenia desiatky alebo dokonca stovky článkov.

Na výrobnej ploche sme videli vedľa tohto procesu riadiacu tabuľu, ktorá jasne uvádza:

Hĺbka zvárania: 0,8 – 1,5 mm

Šírka zvaru: 1,5 – 3,0 mm

Tieto dva parametre priamo určujú pevnosť zvaru a vodivosť. Ak je hĺbka zvárania príliš malá, môže to ľahko spôsobiť zlyhanie zvaru; ak je príliš veľká, môže poškodiť vnútorné komponenty lítiových batériových článkov; ak je šírka nedostatočná, bude nedostatočná nosnosť prúdu.

Okrem toho továreň pravidelne vykonáva kontrolu profilu zvarov, aby sa zabezpečilo, že každý zvar spadá do stanovenej tolerancie. Na mieste zvárania iskry letia všade okolo, avšak CCD vizuálna kontrola v blízkosti poberá reálne snímky v reálnom čase. Ak sa objavia póry alebo výfukové dutiny, systém okamžite vyvolá poplach, čím sa zabezpečí prísna kontrola tohto procesu.

Testovanie modulov na konci životného cyklu (EOL) – jedným testom zistíte, či je zvar kvalitný alebo nie

Po zváraní modulu sa neprechádza okamžite do balenia, ale najprv sa umiestni do testovacej skrinky na EOL (offline) testovanie: izolačný odpor, výdržné napätie, celkové napätie modulu, kapacita... Všetky údaje sa automaticky nahrajú, čím sa zabezpečí sledovateľnosť každého modulu.

Tento krok efektívne odstráni moduly litiových batérií s nízkou kvalitou zvárania alebo so zlou konzistenciou článkov a zabezpečí, že žiadny nekvalitný výrobok neprejde do ďalšieho výrobného kroku.

Zostava batériového balíka – BMS a systém tepelnej správy

Po prejdení vyššie uvedeným procesom sa kvalifikované batériové moduly umiestnia do puzdra batériového balíka a následne sa nainštalujú systém riadenia batérie (BMS) a systém tepelnej správy.

Rúry lítiová batéria systém riadenia batérie, známy tiež ako BMS, má za hlavnú funkciu monitorovať napätie, prúd a teplotu článkov v reálnom čase a riadiť nabíjanie a vybíjanie.

Systém tepelnej správy je zvyčajne chladiaca doska s kvapalinou alebo ventilátor na chladenie vzduchom. Jeho hlavnou funkciou je zabezpečiť, aby sa batéria v zime ohrievala a v lete sa nepreohriala, čím sa zabezpečuje jej dlhodobé používanie. V tejto fáze môžeme pozorovať množstvo vzorkovacích káblových zväzkov a chladiacich potrubí.

Skúška pred uzatvorením – skúška izolačnej pevnosti v napätí a tesnosti voči vzduchu

Pred uzavretím hornej krytky batériového balíka je potrebné vykonať dve „životné a smrťové skúšky“:

Skúška izolačnej pevnosti v napätí: Na izoláciu medzi obalom batériového balíka a vnútorným vysokonapäťovým obvodom sa aplikuje niekoľkokrát pracovné napätie, aby sa zistilo, či nedôjde k úniku prúdu.

Skúška tesnosti voči vzduchu: Pri tejto skúške sa uzatvorený litiový batériový balík naplní stlačeným vzduchom na meranie poklesu tlaku. Na splnenie štandardu IP67 znamená, že musí byť ponorený do vody po dobu pol hodiny bez toho, aby sa zmokol.

Ak tieto dva testy zlyhajú, výrobky sa priamo vrátia na opravu alebo sa zlikvidujú bez možnosti vyjednávania.

Offline a digitálna sledovateľnosť

Nakoniec každý lítiová batéria balík musí absolvovať kompletný EOL test celého balíka, vrátane nabíjania a vybíjania, komunikačnej funkcie (BMS a vonkajšia CAN komunikácia), izolačných a napäťových odolnostných testov a ďalších komplexných výkonnostných testov. Všetky tieto testy musia byť úspešne absolvované, kým môžu byť výrobky uvoľnené na predaj.

Tu stojí za zmienku: V dielni som videl mnoho počítačových obrazoviek (tie fotografie s opakovane sa objavujúcim „štartovacím obrazom počítača“). Najprv som bol zmätený, no neskôr som pochopil – ide v skutočnosti o pracovné stanice automatického testovacieho systému, systému digitálnej sledovateľnosti údajov MES a systému monitorovania parametrov zvárania. Každý proces, každý parameter a každý výsledok testu sa v reálnom čase nahráva do cloudu.

Nakoniec každý batériový balík s lítiumionovými článkami vygeneruje jedinečný QR kód – tzv. „osvedčenie o narodení“, a skenovaním tohto kódu sa dajú zobraziť všetky kľúčové údaje o ňom z výrobnej linky.

Zhrnutie

Týmto článkom by si každý mal získať určitú predstavu o výrobnom procese lítiumionových batérií pred ich odoslaním. Od výberu batériových článkov až po testovacie fázy počas montážneho procesu je každý krok sledovaný a zaznamenávaný. To poskytuje našim zákazníkom veľký pocit bezpečnosti.