Zakaj so cene litijevih baterij tako različne?

"Vaš litijev akumulator je predraga! Imam tu cenejši ponudbo!" Po tem, ko stranki predlagamo ponudbo, pogosto slišimo takšne pripombe. Številne stranke, zlasti posamezni kupci, niso dobro seznanjene z akumulatorji. Zato se osredotočajo predvsem na moč in ceno litijevih akumulatorjev ter na število ciklov, navedenih v parametrski tabeli. Danes vam bomo pomagali pridobiti celovito razumevanje celotnega proizvodnega procesa litijevih akumulatorjev, da boste lahko bolje ocenili in izbrali ustrezne akumulatorje.

Preverjanje celic akumulatorja

Po prihodu vsake litij-ionska baterija celice na tovarno je prvi korak izvedba podrobne preveritve. Poleg pregleda površine za morebitne poškodbe (npr. praske ali izbokline) merimo tudi napetost na razprti vezavi in notranjo upornost. Te meritve se avtomatsko vneso v sistem. V isti modul litijevih akumulatorjev se lahko vključijo le celice z izjemno skladnimi parametri.

Ta korak je zelo pomemben. Če se enkrat pojavi napaka, bodo v nadaljnjem procesu nastali problemi. Zato je nadzor na kraju samem izjemno strogen.

Laserno čiščenje – učinkovitejše kot brisanje z alkoholom

Naslednji korak je laserno čiščenje. Iz oznak na kraju samem je razvidno, da smo laserno čiščenje določili kot ključno točko upravljanja procesa (označeno z R-T-34-3) in strogo nadziramo učinek čiščenja.

Morda se sprašujete: elektrodni stebrički litijevih baterijskih celic so že zelo čisti, zakaj jih sploh moramo čistiti?

To je zato, ker ima površina priključkov zelo tanko oksidno plast in majhne madeže olja. Če se uporabi tradicionalno brisanje z alkoholom, je to ne le zelo neucinkovito, temveč tudi brisanje z alkoholom ne omogoča temeljitega čiščenja. Le z laserskim čiščenjem se površinski onesnaževalci takoj izhlapijo in izparejo, kar razkrije svežo kovinsko podlago. Na ta način se med nadaljnjim varilnim procesom spoji s pripojem trdno povežejo in odpornost zmanjša. Tovarna kvantitativno nadzoruje učinek čiščenja, namesto da bi se preprosto zanašala na brisanje z alkoholom ali na to, kar izgleda čisto z navadnim očesom.

Laserjsko varjenje – povezovanje celic

Po čiščenju naslednji ključni korak predstavlja uporaba lasera za varjenje in pritrditev avtobusnih vodnikov (bakrenih ali aluminijastih trakov) na pozitivne in negativne elektrode celic, s čimer se poveže desetke ali celo stotice celic zaporedno ali vzporedno.

Na proizvodnem mestu smo videli upravno tablo ob tem procesu, ki je jasno navedla:

Globina varilnega zvarka: 0,8 – 1,5 mm

Širina varilnega zvarka: 1,5 – 3,0 mm

Ti dve parametra neposredno določata trdnost in prevodnost zvarka. Če je globina zvarka preplitev, se lahko zlahka pojavi odpoved zvarka; če je pregloboka, lahko poškoduje notranje komponente litijevih baterijskih celic; če je širina premajhna, bo nosilna zmogljivost za tok premajhna.

Poleg tega tovarna redno izvaja pregled profilov zvarkov, da zagotovi, da vsak zvarni šiv leži znotraj predpisanih mej. Na mestu varjenja iskre letijo na vse strani, CCD-ov vizualni pregled pa v neposredni bližini v realnem času zajema slike. Če zazna pore ali napake v obliki mehurčkov, takoj spusti alarm, s čimer zagotavlja strogo nadzorovanje tega procesa.

Preizkušanje modula na koncu življenjske dobe (EOL) – en sam preizkus pove, ali je zvar dober ali ne

Po zavarjanju modula ni takoj zapakiran, temveč najprej postavljen v preskusno omarico za EOL (izvenlinijsko) testiranje: izolacijska upornost, prebojno napetost, skupna napetost modula, kapaciteta ... Vsi podatki se samodejno naložijo, kar zagotavlja sledljivost vsakega modula.

Ta korak učinkovito izloči module litijevih baterij z nizko kakovostjo zvarov ali neustrezno skladnostjo celic in zagotovi, da noben neustrezen izdelek ne bo posredovan v naslednji proces.

Sestava paketa litijevih baterij – BMS in sistem za termično upravljanje

Po opravljenem zgoraj opisanem procesu bodo kvalificirani baterijski moduli nameščeni v ohišje baterijskega paketa, nato pa se namesti sistem za upravljanje baterij in sistem za termično upravljanje.

The litij-ionska baterija sistem za upravljanje, znani tudi kot BMS, ima predvsem funkcijo spremljanja napetosti, toka in temperature celic v realnem času ter nadzora polnjenja in razpolnjevanja.

Sistem za termično upravljanje je običajno tekočinska hladilna plošča ali ventilator za hlajenje z zrakom. Glavna funkcija je zagotoviti, da se baterija v zimi segreje in v poletju ne pregreje, s čimer se zagotovi dolgotrajna uporaba. V tej fazi lahko opazimo številne vzorčne žične svežnje in hladilne cevi.

Preizkus pred zapiranjem – izolacijski prebojni napetostni preizkus in preizkus tesnosti

Pred zapiranjem zgornje pokrova baterijskega sklopa je treba izvesti dva »življenjsko-smrtna preizkusa«:

Izolacijski prebojni napetostni preizkus: na izolacijo med ohišjem baterijskega sklopa in notranjim visokonapetostnim krogom se priredi večkratna delovna napetost, da se ugotovi, ali pride do uhajanja.

Preizkus tesnosti: pri tem preizkusu se zaprti litijevi baterijski sklop napolni s stisnjenim zrakom, da se izmeri zmanjšanje tlaka. Za izpolnitev standarda IP67 pomeni, da ga mora biti mogoče pol ure potopiti pod vodo brez vstopa vode.

Če ta dva testa ne uspejeta, se izdelki neposredno vrnejo za popravek ali pa jih zavržemo, brez možnosti za pogajanja.

Odpovedano in digitalno sledljivo

Končno vsak litij-ionska baterija paket mora opraviti celoten končni test (EOL), vključno s polnjenjem in praznjenjem, komunikacijsko funkcijo (BMS in zunanjim CAN-komunikacijskim vmesnikom), izolacijskim in napetostnim odpornostnim ter drugimi komprehenzivnimi preskusi zmogljivosti. Izdelki se lahko sprostijo za prodajo šele po uspešnem opravljanju vseh teh testov.

Tu je vredno omeniti: v delavnici sem opazil veliko računalniških zaslonov (tiste fotografije z »zagonskim zaslonom računalnika«, ki se ponavljajo). Na začetku sem bil zmeden, a kasneje sem razumel – to so dejansko operacijski terminali avtomatiziranega preskusnega sistema, sistema MES za sledljivost podatkov in sistema za spremljanje varilnih parametrov. Vsak postopek, vsak parameter in vsak rezultat preskusa se v realnem času pošlje v oblak.

Končno bo vsak litijev akumulatorski paket ustvaril edinstven QR kodo – »rojstni list«, s skeniranjem katere lahko na proizvodni liniji vidite vse ključne podatke o njem.

Povzetek

S tem člankom naj bi vsi pridobili določeno predstavo o proizvodnem procesu litijevih akumulatorjev pred odpremo. Od izbire akumulatorskih celic do preskusnih faz med sestavljanjem je vsak korak opremljen z sledenjem in spremljanjem podatkov. To našim strankam zagotavlja veliko občutka varnosti.