动力电池产品设计过程详细的说明
来源：宝鄂实业
2019-10-05 20:28
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根据客户需求分解，逐级分解设计，将每个过程最终转化为文件输入和输出，对以下产品设计过程进行详细描述。
因为铝壳电池有金属外壳保护，所以安全性更高。软包装电池只能通过安全测试取决于材料本身的性能，这在目前看来是比较困难的。
在工艺难度方面，由于软包装的电池是多个微电极，所以对模切设备的要求很高，容易产生大的自放电和局部微短路。同时，由于内部空间的限制，游离电解质较少，并且循环性能可能稍差。
相对而言，卷绕式电池更好。有一些裁员。易于实现自动化生产。就成本而言，螺旋电池对外壳焊接要求较高，因此成本略高。软包装电池不涉及激光焊接。重视包装，设备投资少。
根据电池的内部空间，计算正负电极和膜片的层数。根据工业的发展，根据以往的试验经验，对材料的相关参数进行了测试。压实密度和材料特性需要验证。基于平台模型开发了辅助材料（包括SBR、CMC、PVDF、导电剂等）的性能。最后一道工序的开发也需要进行。匹配物料以获得最终的控制计划和工艺流程图。
现在，为了缩短时间，制造商将实验验证与过程开发相结合，但风险往往更大。毕竟，材料系统本身是随着技术的发展而发展的。
每种材料的性能都有相应的测试标准。正负极的一些性能指标直接关系到电池的性能指标。然而，目前还没有合适的模型来模拟正电化学性能，这只是根据现有的经验数据进行修复。
电压（V）
开路电压，顾名思义，是指在蓄电池外部没有负载或电源连接，用来测量蓄电池正负极之间的电位差，即蓄电池的开路电压。工作电压对应于开路电压，即负载或电源连接到蓄电池，电流流过蓄电池以测量正极和负极之间的电位差。
由于蓄电池的内阻，工作电压低于放电状态（外部负载）的开路电压，高于充电状态（外部电源）的开路电压。
电池容量（Ah）
充电Q，Q＝IT，它可以保持或释放，是电池容量（A）＝电流（A）x放电时间（H），一般在AH（安培时间）或MAH（毫安时间）。
例如，如果汽车中的电池被标记为16AH，理论上可以在工作电流为1A时使用16小时。
电池能量（Wh）
电池中储存的能量为Wh（瓦时），Wh=电压（V）*电池容量（Ah）。
标记为3.7V/10000 MAH的电池具有37瓦的功率。如果我们将四个这样的电池串联起来，我们将形成一个电压为14.8伏、容量为10000毫安时的电池。虽然电池容量没有增加，但总能量增加了四倍。
能量密度（Wh/l和Wh/kg）
单位体积或质量的电池释放的能量。
如果它是单位体积，即体积能量密度（WH/L），许多地方被直接称为能量密度。
如果它是单位质量，那么它就是质量能量密度（wh/kg），在许多地方，它也被称为比能。
如果锂电池重量为300克，额定电压为3.7伏，容量为10安时，其比能量为123瓦时/千克。
功率密度（w/l&w/kg）
按时间划分能量，你可以得到W或千瓦的功率。同样，功率密度是指单位质量（或在某些地方，直接称为比功率）或单位体积电池的输出功率，单位为W/kg或W/L。
比功率是衡量电池是否满足电动汽车加速性能的重要指标。
比能量和比功率有什么区别？
以图像为例：
高比能量的动力电池就像龟兔赛跑中的乌龟。它具有良好的耐久性，并能长时间工作，以确保汽车的持续时间长。
高比功率的动力电池就像龟兔赛跑中的兔子。它们速度快，可以提供高瞬时电流，以确保良好的加速性能。
电池放电率（C）
放电率是在规定时间内放电额定容量（q）所需的电流值，等于电池额定容量的倍数。即：充放电电流（A）/额定容量（AH），单位为C（C率简称），如0.5C、1C、5C等。
例如，对于244H电池：
在48a放电时，放电速率为2c，而在2c放电时，放电电流为48a，放电时间为0.5h。
用12A充电，充电率为0.5C；反之，用0.5C充电，充电电流为12A，充电2小时完成。
电池的充放电比决定了我们在电池中储存一定能量的速度，或者我们释放电池能量的速度。
充电状态%
soc，全称是充电状态，充电状态又称剩余功率，表示电池放电后剩余容量与其完全充电状态的容量之比。
范围从0到1。当SOC=0时，电池完全放电，当SOC=1时，电池完全充电。电池管理系统（BMS）主要是通过管理SOC和估算来保证电池的高效运行，是电池管理的核心。
目前，SOC估计主要有开路电压法、人工神经网络时间测量法、人工神经网络法和伪滤波法。
内阻
内阻是指电池工作时流过电池的电流的电阻。它包括欧姆内阻和极化内阻。其中欧姆内阻包括电极材料、电解液、隔膜电阻和部件电阻；极化内阻包括电化学极化电阻和浓差极化电阻。
内阻的单位通常是毫欧（m）。内阻大的电池在充放电过程中消耗大量的内部功率，严重发热，造成电池的加速老化和寿命劣化，制约了高速充放电的应用。因此，内阻越小，电池的寿命和倍率性能越好。通常用交流和直流方法测量电池的内阻。
自放电
电池自放电是指在开路静态过程中的电压下降现象，也称为电池充电保持能力。一般来说，电池的自放电主要受制造工艺、材料和存储条件的影响。根据容量损失是否可逆，自放电可分为两种：容量损失是可逆的，即充电后容量可以恢复；容量损失是不可逆的，即容量不能恢复。
电池寿命分为两个参数：循环寿命和日历寿命。循环寿命是指电池可以再充电或放电的次数。也就是说，在理想的温度和湿度下，充放电是在额定充放电电流下进行的，当电池容量下降到80%时，循环次数也会增加。日历寿命是指电池寿命终止条件（容量衰减至80%）在特定操作条件下的时间跨度。日历寿命与使用的具体要求密切相关。通常，需要规定具体的操作条件、环境条件、储存间隔等。
循环寿命是一个理论参数，日历寿命更实用。然而，日历寿命的计算是复杂和耗时的，因此电池制造商通常只给出循环寿命的数据。
电池组的一致性
这个参数更有趣。即使相同尺寸的电池单体被分组，电池组的性能在电压、容量、内阻、寿命等方面变化很大。在电动汽车上使用时，性能指标往往达不到单电池的原始水平。
目前，有合理的解释：
单电池制造后，由于工艺问题，内部结构和材料不完全一致，性能也有一定差异。随着在用电池的不断充放电循环，初始不一致性积累，电池的使用环境因电池而异，导致单个电池的状态差异较大，在使用过程中逐渐扩大，因此在某些情况下加速了一些单电池的性能退化，并最终导致电池过早失效。
需要指出的是，动力电池组的性能取决于电池单体的性能，但决不是电池单体性能的简单积累。由于单体电池性能不一致，动力电池组在电动汽车上反复使用，造成各种问题，使用寿命缩短。
在生产和配置过程中除了严格控制单电池的工艺和一致性外，还广泛使用具有平衡功能的电池管理系统来控制电池中电池的一致性，以延长产品的使用寿命。
电池制作后，需要对电池进行低电流充电，激活电池内部正负材料，在负极表面SEI（固体电解质界面）膜上形成钝化层，使电池性能更加稳定。电池的真正性能只有在成型后才能体现出来。这个过程叫做形成。
形成过程中的分选过程可以提高电池组的一致性和最终电池组的性能。地层容量是筛选合格电池的重要指标。
