圆柱电池模组PACK

晖耀激光黄生

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圆柱电池模组PACK是由多个圆柱电池模组进一步组合而成，通常包含电池管理系统（BMS）、热管理系统、结构系统和电气系统等，是最终提供给用户的产品。以下从其基本结构、生产流程、应用领域及发展趋势几个方面展开介绍：

基本结构

圆柱电池模组是圆柱电池模组PCK的重要组成部分，模组一般由电芯、上下支架、汇流排（有的也称连接片）、采样线束、绝缘板等主要部件组成。模组结构设计目的是将多个圆柱电池固定在指定位置上，保证在合理振动冲击条件下不发生过大位移。

生产流程

电芯上料：电芯上料的主要功能为从纸盒或标准托盘中取出电芯到自动线。例如，托盘用标准出货纸盒取出，设备自动将电芯从纸盒中取出上线；扫描电芯上的条形码（条形码位于电芯的侧面），和电芯来料数据比对。电芯上料设备方面，料盒抓取完后，AGV小车将空托盘运送至电芯堆放区，AGV小车整托盘上料可节约上料时间；相机定位，四轴调整，保证抓取动作既准确又稳定；夹爪具有防撞功能，保证电芯、料盒的安全。上料过程中，料盒通过上层输送线运送至电芯抓取工位进行定位，夹爪将料盒抓取至线体两侧，对料盒进行90°翻转，电芯抓取机构将电芯抽取至电芯输送线上，导向机构下降并对电芯进行输送。空箱通过升降机运送至下层倍速链，运送至堆叠工位，可堆叠4跺，满料后将提示人工取走。
电芯检测：上料夹爪从输送线上一次抓取12只电芯，变间距后放置在步进托板上，并由其将电芯运送至扫码工位，滚轮带动电芯旋转，CCD相机自动抓取电芯上的条码信息，并上传至MES。在OCV/IR测试工位，压板将电芯压紧，探针同时对12颗电芯进行测试，并将测试信息上传至MES。下料机械手根据扫码及测试情况将电芯放置到OK输送线或NG工位。测试方面，采用专利技术对多组电芯条码进行滚动扫描，高效且稳定；采用专用同轴高频探针，保证电芯测量的精度和分选的准确率，且更换也比较方便；将NG电芯按照扫码不良、测试不良、压降过大及批次不符等情况，进行分类存储，以便于质量追溯。测试每只电芯的OCV和ACIR，并将测试数据和电芯数据绑定后上传至MES。在联机状态下，由MES判断电芯是否合格；在单机状态下，数据存取在本地；联机时，自动上传至MES。将测试合格的电芯流入下一道工序，不合格的电芯单独流出，并及时提醒员工取出。
模组制造：

电芯分选：模组工艺设计时，需要考虑模组电性能的一致性，确保PACK整体性能达到或满足整车的要求。为了保证模组电性能的一致性，需要对电芯来料进行严格的要求。电芯厂家一般在电芯出货前，也会按电芯的电压、内阻和容量规格进行分组，但是电芯厂家与PACK厂家的最终需求是不同的，考虑到制造工艺、成本、电芯性能等因素，PACK厂家一般会按自己的标准重新对电芯进行分选。电芯分选需要考虑分选标准的问题，标准制定得合理，会减少剩余闲置的电芯，提升生产效率，降低生产成本。在实际生产过程中，还需要对电芯的外观进行检查，比如检查电芯有无绝缘膜破损、绝缘膜起翘、电芯漏液、正负极端面污渍等不良品。
电芯极性判断：检查电芯的极性是否符合文件要求，属于安全检查。假如没有极性检查，而电芯极性又装反了，在装入第二面的汇流排时模组就会产生短路，导致产品毁坏，严重的可能导致人员受伤。
盖上支架：把上支架盖到电芯上，并把电芯固定在支架内。一般情况下，盖上支架比电芯入下支架困难，一是与圆柱电芯的生产工艺有关，工艺里面有个滚槽工序，假如控制不好，会导致电芯尺寸的一致性差，影响盖上支架，严重的会盖不上去；二是电芯与下支架固定不好，导致电芯有一定的歪斜，导致上支架不好盖或者盖不上。
模组间距检测：检测电芯极柱端面与支架表面的间距检测，目的是检查电芯极柱端面与支架的配合程度，用于判断电芯是否固定到位，为是否满足焊提前判断是否满足焊接条件。
清洗：等离子清洗是一种干法清洗，主要是依靠等离子中活性离子的“活化作用”达到去除物体表面污渍的目的。这种方式可以有效地去除电芯极柱端面的污物、粉尘等，为电阻焊接提前做准备，以减少焊接的不良品。
汇流排安装：把汇流排安装固定到模组上，以便电阻点焊。设计时需要考虑汇流排与电芯的位置精度，特别是定位基准的问题，目的是使汇流排位置处于电芯极柱面的中心，便于焊接。在进行上下支架设计时，要考虑对汇流排的隔离；假如不好做隔离设计，在工序设计时需要考虑增加防短路工装的使用，可以避免在异常情况下发生短路。
电阻焊接：通过电阻焊的方式把汇流排与电芯极柱面熔接在一起。目前国内一般采用电阻点焊，在进行电阻点焊工艺设计时，需要考虑汇流排的材质、结构和厚度；电极（也称焊针）的材质、形状、前端直径和修磨频次；工艺参数优化，如焊接电流、焊接电压、焊接时间、加压力等；焊接面的清洁度和平整度。在实际生产中，失效因素非常多，需要技术人员根据实际情况来分析处理。

PACK组装：将多个电池模组进一步组合，并安装电池管理系统（BMS）、热管理系统、结构系统和电气系统等。

应用领域

圆柱电池模组PCK广泛应用于各类新能源汽车中，其结构具有体积小、能量密度高、充放电效率高等优点，能够满足新能源汽车对电池系统的需求。

发展趋势

高能量密度和高功率密度：随着新能源汽车和储能市场的快速发展，对电池系统的能量密度和功率密度要求越来越高。圆柱电池模组PCK将朝着高能量密度、高功率密度的方向发展，以提高电池系统的性能。
低成本：降低成本是电池行业发展的重要趋势之一。圆柱电池模组PCK将通过优化设计、提高生产效率、采用新材料等方式降低成本，提高市场竞争力。
模块化、集成化和智能化：圆柱电池模组PCK在模块化、集成化和智能化方面取得了显著进展，以满足市场对高性能、高安全性和长寿命电池系统的需求。未来，将进一步推动模块化、集成化和智能化的发展，提高电池系统的可靠性和安全性。