Пауч клетка срещу цилиндрична клетка: пространство, тегло и механичен дизайн

Пауч клеткипредлагат гъвкави размери и ефективно използване на тънки или неправилни отделения за батерии.Цилиндрични клетки, включително18650 и 21700 батерии, осигуряват стандартизирани размери и твърди метални корпуси, които опростяват механичния монтаж.

Нито едно от двете не гарантира по-малък или по-лек завършен пакет.

За OEM снабдяване с батерии сравнете три неща:

• пространство:Пълният комплект батерии пасва ли на наличния корпус, включително допустимите отклонения и хлабините?
• Тегло:Завършената сглобка отговаря ли на ограничението за максимално тегло на продукта?
• Механичен дизайн:Може ли пакетът да издържи натоварвания при монтаж, вибрации и разширяване на клетките, без да повреди компонентите си?

Долен ред:Изберете въз основа на проверени размери на завършен пакет, тегло и механична надеждност - не само геометрията на голи клетки.

За по-широко сравнение на производителността и приложенията на батерията вижтеРъководство за литиево-йонна батерия срещу литиево-йонна батерия на Blumoti. [1]

1. Торбичка срещу цилиндрична опаковка: Какви промени в завършената опаковка?

A торбичка литиево-йонна клеткаизползва корпус от алуминиев ламинат. Търговските ламинатни материали се предлагат в различни габарити; Targray, например, изброява опциите за алуминиев ламинат от111 µm до 249 µm, в зависимост от формообразуването и механичните изисквания. [2]

Тази лека опаковка поддържа тънки и персонализирани размери на клетките, но изисква подходяща външна защита за тялото на торбичката, уплътненията и ушите.

Цилиндрични литиево-йонни клеткиизползвайте твърди метални корпуси. Стандартен18650и21700форматите имат номинални диаметри съответно 18 mm и 21 mm, като действителните размери се определят от листа с данни на клетката.

Тяхната твърда форма опростява задържането в формовани държачи, но кръглото напречно сечение може да остави неизползвано пространство в правоъгълни кутии.

Изискване за обществена поръчка:Поискайте чертежа на клетката, максималните размери, допустимите отклонения на размерите, позициите на клемите и препоръчаните условия за механична опора.

2. Ще пасне ли торбичка или цилиндрична батерия за вашия корпус?

Използване на пространството на батериятазависи от геометрията и цялостния механичен монтаж - не само от размерите на клетката.

► Защо цилиндричните клетки оставят неизползвано пространство?

За равни кръгове в идеална шестоъгълна подредба максималната двуизмерна ефективност на опаковане е:

Ефективност на опаковане=π / (2√3) ≈ 90,69%

Квадратно подреждане достига приблизително78.54%. [3]

Това са теоретични геометрични граници, а не действителни модулни ефективности. Държачите на клетките, връзките, изолацията, охлаждащото пространство и границите на корпуса намаляват използваемото пространство.

A персонализирана торбичка батерияможе да намали геометричните празнини, но уплътненията, ушите, подпорите и допустимото разширение все още трябва да пасват.

► Пример: Завършената батерия пасва ли на 17 mm кутия?

Да приемем, че OEM устройство осигурява отделение за батерия, измерващо:

120 × 70 × 17 мм (Д × Ш × В)

Предложените конфигурации са:

Размерите на торбичката са хипотетични максимални инсталирани размери, за които се предполага, че включват защитен хардуер, производствени толеранси и одобрени промени в размерите. Те не са проверени спецификации на доставчика.

 

The18650 батериясе проваля, тъй като номиналният му диаметър надвишава наличната височина от 17 mm преди добавянето на хардуера на пакета.

 

Предложението за торбичка отговаря на размерите на посочените допускания. Окончателното одобрение все още изисква пълно CAD сглобяване и проверка, че посоченият капацитет и електрически изисквания могат да бъдат изпълнени.

 

Изискване за обществена поръчка:Сравнете максималния завършен пакет на доставчика с наличния корпус във всичките три измерения, включително раздели, конектори, монтажни характеристики и изисквания за свободно пространство.

3. Кой формат на клетка произвежда по-лек завършен батериен пакет?

A пауч клеткаможе да има по-лек корпус от цилиндрична клетка, но допълнителни опори и защитен хардуер могат да компенсират това предимство.

Сравнете готовите модули, отговарящи на същите енергийни и електрически изисквания.

► Пример: Опаковката отговаря ли на ограничението за тегло от 142 g?

Помислете за отделен хипотетичен OEM проект, изискващ20 Wh номинална енергияи максимално тегло на готовата опаковка от142 g. Предполага се, че и двете кандидатски конфигурации отговарят на неговата кутия и отговарят на електрическите изисквания.

 

Компонент на теглото	Пакет торбичка	Цилиндрична опаковка
Комбинирано клетъчно тегло	100 g	115 g
Механични опори	28 g	10 g
Защитна електроника и окабеляване	16 g	16 g
Тегло на готовата опаковка	144 g	141 g
Изискване за тегло 142 g	НЕУСПЕХ	МИНАВАНЕ

 

Пауч клетките спестяват 15 g на ниво клетка, но завършеният пауч пакет тежи с 3 g повече.

Тези цифри са илюстративни, а не измерени продукти на Blumoti.

 

Тегло на готовата опаковка=тегло на клетката + структурни компоненти + електрически компоненти

 

Изискване за обществена поръчка:Посочете максималната маса на готовата опаковка и изисквайте измерено тегло, включително държачи, защитни капаци, съединители, изолация и монтажен хардуер. Теглото на голи клетки не е приемлив заместител.

4. От колко набъбване и компресия се нуждае една клетка с торбичка?

Подуване на торбичкитезасяга необходимото пространство през целия експлоатационен живот на батерията.

Дебелината на клетката може да се промени обратимо със състоянието на заряд (SoC) и температурата, докато стареенето може да доведе до допълнителен необратим растеж.

Количеството зависи от избраната клетъчна химия, дизайн и работни условия. [4]

► Трябва ли всяка торбичка да използва едно и също налягане на компресия?

не

Изследванията показват, че условията на механична компресия влияят върху подуването на клетките на торбичката и поведението при стареене. Въпреки това диапазонът на налягането, установен за дизайн на една клетка, не може да се приложи към всякаперсонализирана LiPo батерия. [4][5]

Поддръжката на опаковката може да включва съвместими подложки, твърди плочи или контролирано предварително натоварване, в зависимост от изискванията на производителя

Опаковката трябва да остане в рамките на максималните си одобрени размери, без да излага торбичката, ръбовете на уплътнението или ушите на неприемливо механично напрежение.

Изискване за обществена поръчка:Получете специфични за клетката насоки за разширение и компресия, преди да одобрите чертежа на корпуса. Не използвайте универсален процент на набъбване или стойност на предварително натоварване.

5. Как торбичките и цилиндричните опаковки трябва да преминат механично валидиране?

Чанта и цилиндрични батерииизискват различни споразумения за поддръжка, но и двете трябва да преминат изискванията за механична квалификация на продукта.

► Дизайн на клетъчна торбичка: Как трябва да бъдат защитени разделите и уплътненията?

Клетките на торбичките имат открити крайни зъбци, преминаващи през запечатани ръбове. Относителното движение между клетката и интерконектора може да концентрира напрежението в кръстовището на разделителят към торбичката.

Дизайнът на опаковката трябва да осигурява подходяща опора на клетките, облекчаване на напрежението на езичето и защита срещу абразия или пробиване на ръба.

► Цилиндричен клетъчен дизайн: Достатъчни ли са твърдите корпуси за устойчивост на вибрации?

не

Цилиндричната метална кутия осигурява локална механична защита, но издръжливостта на пълния пакет зависи от държачите на клетките, заварките, шините, монтажните елементи и дизайна на корпуса.

Твърдите клетки не трябва да се третират като носещи структурни компоненти без подходяща квалификация за проектиране.

► Какво определя дали механичният тест е успешен или неуспешен?

 

OEM трябва да определи изискванията за вибрации, удари, монтаж и проверка въз основа на работната среда на продукта.

 

Механичен тест	Критерий за приемане
Вибрация и удар	Няма изместване на клетката, разхлабени приспособления или повредени връзки
Запечатване на торбичката и проверка на етикета	Без видими разкъсвания, пробиви или щети по връзката на езичетата
Механично задържане	Клетките и монтажните компоненти остават защитени
Електрическа непрекъснатост	Няма прекъсваща връзка или необичайна промяна на съпротивлението извън договорените граници
Проверка на размерите	Завършеният монтаж остава в рамките на зададените размери

 

Това са примерни критерии за приемане; за продукта трябва да се определят тежестта на числения тест, продължителността, допустимите отклонения при измерване и изискванията за вземане на проби.

 

Изискване за обществена поръчка:Получете резултати от теста на готовата опаковка и записи от инспекция след теста. Твърдият корпус или гъвкавата торбичка сама по себе си не осигурява механична надеждност.

6. Какви механични спецификации трябва да включат OEM купувачите в RFQ?

За аперсонализирана торбичка батерияили18650/21700 литиево-йонна батерия, изисквайте едни и същи механични данни от всеки доставчик.

Механичен дизайн на батерията: Контролен списък за RFQ

Осигурете наличните размери на корпуса, максималното тегло, условията за монтаж и необходимата работна среда в RFQ.

Одобрението на доставчика трябва да зависи от проверения завършен комплект батерии - нерекламираните предимства на клетъчния формат.