OEM 프로젝트를 위한 리튬이온 배터리 팩 제조 공정

리튬 이온 배터리 팩은 셀, 전기 연결부, 보호 부품, 전선, 커넥터, 절연체 및 기계 포장으로 만들어진 시스템입니다. OEM 프로젝트의 경우 제조 프로세스에서는 대량 생산을 통해 승인된 샘플과 이러한 요소의 일관성을 유지해야 합니다.

개별 배터리 셀을 제조하는 것과는 공정이 다릅니다. 셀 제조에는 전극, 전해질 및 셀 형성 과정이 포함됩니다. 배터리 팩 제조는 필요한 셀 유형, 전압, 용량, 전류 용량, 크기 및 보호 아키텍처를 선택한 후에 시작됩니다.

통제된 리튬 배터리 팩 제조 솔루션은 엔지니어링 요구 사항과 반복 가능한 조립, 검사 및 테스트를 연결해야 합니다. 정확한 순서는 팩 형식, 셀 유형, 현재 수요, BMS 구성 및 인클로저 설계에 따라 달라질 수 있습니다.

빠른 답변: 리튬 이온 배터리 팩 제조 공정은 무엇입니까?

일반적인 리튬 이온 배터리 팩 제조 공정은 다음과 같습니다.

1. 승인된 OEM 배터리 사양을 검토합니다.

2. 들어오는 셀, BMS 또는 PCM, 전선, 커넥터 및 기계 재료를 검사합니다.

3. 팩 요구 사항에 따라 셀을 정렬하고 일치시킵니다.

4. 승인된 직렬 및 병렬 구성으로 셀을 배열합니다.

5. 지정된 용접 또는 전기적 연결 방법을 사용하여 셀을 연결합니다.

6. BMS, PCM, 보호 구성 요소 및 와이어 하니스를 설치합니다.

7. 단열재, 분리막, 고정 재료 및 기계적 보호를 추가합니다.

8. 커넥터, 인클로저 또는 맞춤형 팩 구조 설치.

9. 전기, 기계 및 외관 검사를 수행합니다.

10. 완성된 배터리 팩을 충전, 방전 및 테스트합니다.

11. 결과를 기록하고, 추적성을 확인하고, 적격한 팩을 배송해 드립니다.

가장 중요한 원칙은 일관성이다. 모든 생산 팩은 승인된 설계, 재료, 공정 매개변수 및 검사 요구 사항을 따라야 합니다.

1. 승인된 배터리 팩 사양 공개

제조는 비공식적인 요청보다는 통제된 사양으로 시작되어야 합니다.

생산 사양은 일반적으로 다음을 정의합니다.

사양에서는 최종 값, 승인된 허용 오차, 샘플링 중에 확인이 필요한 값을 식별해야 합니다.

제조 전에 이러한 요구 사항을 정의하는 방법에 대한 자세한 설명은 다음을 참조하세요. 리튬 이온 배터리 팩 설계: 전압, 용량, BMS 및 런타임.

2. 반입 자재 검사

조립하기 전에 제조업체는 생산을 위해 수령한 자재를 검사해야 합니다.

일반적으로 들어오는 재료는 다음과 같습니다.

• 배터리 셀;

• PCM 또는 BMS 보드;

• 전선 및 케이블 어셈블리;

• 커넥터;

• 니켈 스트립 또는 기타 승인된 연결 재료;

• 단열 시트;

• 분리막 및 보호 필름;

• 케이스, 브래킷 또는 맞춤형 하우징;

• 라벨 및 포장재.

들어오는 검사를 통해 다음 사항을 확인할 수 있습니다.

• 모델 및 사양;

• 수량;

• 눈에 보이는 손상;

• 치수;

• 전기적 상태;

• 커넥터 유형;

• 와이어 길이 및 극성;

• 배치 또는 로트 정보

• 공급업체 문서.

배터리 팩은 공정에 들어가는 재료보다 더 일관성이 있을 수 없습니다. 셀 모델 변경, 커넥터 대체 또는 승인되지 않은 BMS 변경은 엔지니어링 변경 프로세스를 통해 제어되어야 합니다.

3. 셀 검사, 정렬 및 일치

다중 셀 배터리 팩에서는 셀 일관성이 특히 중요합니다.

조립하기 전에 승인된 생산 요구 사항에 따라 셀을 확인하고 그룹화할 수 있습니다. 팩 디자인에 따라 일치 프로세스에서 다음을 고려할 수 있습니다.

• 전압;

• 용량;

• 내부저항;

• 물리적 치수;

• 생산 배치;

• 눈에 보이는 상태;

• 전기 테스트 결과.

일치를 사용하면 한 셀이 동일한 팩에 있는 다른 셀과 매우 다르게 동작할 위험이 줄어듭니다. 셀 간의 차이는 밸런싱, 사용 가능한 용량, 전압 동작 및 장기적인 일관성에 영향을 미칠 수 있습니다.

원통형 배터리 팩의 경우 여러 셀이 직렬 또는 병렬로 연결될 때 셀 매칭이 특히 중요합니다. 정확한 스크리닝 한계 및 허용 기준은 선택한 셀 모델 및 응용 분야에 대해 제조업체가 정의해야 합니다.

셀 매칭은 팩 용량 계산과 동일하지 않습니다. 용량 및 런타임 계산은 설계 단계에서 완료되어야 하며, 매칭은 선택한 셀이 조립에 적합한지 확인하는 생산 제어 활동입니다.

4. 승인된 구성으로 셀 배열

셀 검사 및 일치 후 승인된 팩 구성에 따라 셀이 배열됩니다.

합의에 따라 다음이 결정됩니다.

• 출력 전압;

• 사용 가능한 용량;

• 팩 크기;

• 현재 경로;

• 열 레이아웃;

• BMS 연결 지점;

• 기계적 균형.

조립 고정 장치는 연결 중에 올바른 셀 위치와 간격을 유지해야 합니다. 또한 셀 표면, 절연체 또는 배선 라우팅을 손상시킬 수 있는 움직임을 방지해야 합니다.

직렬 및 병렬 연결을 사용하는 팩의 경우 배열은 승인된 전기 도면을 따라야 합니다. 구성 오류는 팩 전압, 용량, 보호 설정 및 충전기 호환성에 영향을 미칠 수 있습니다.

직렬 배열과 병렬 배열의 일반적인 차이점은 다음과 같습니다. 직렬 및 병렬 배터리 팩 . 제조 과정에서 우선순위는 승인된 구성을 정확하고 일관되게 재현하는 것입니다.

5. 셀 연결

셀 형식, 전류 수요 및 팩 구조에 적합한 방법을 사용하여 셀을 연결해야 합니다.

연결 프로세스에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• 연결 스트립 또는 터미널 준비;

• 고정물에 세포를 위치시키는 단계;

• 승인된 전기 연결을 수행합니다.

• 시각적으로 연결을 확인합니다.

• 전기적 연속성 확인;

• 셀과 연결 영역을 보호합니다.

원통형 셀의 경우 승인된 연결 재료와 제어된 매개변수를 사용하여 용접 공정을 사용할 수 있습니다. 파우치 셀 팩의 경우 어셈블리에는 탭, 보호 보드, 유연한 와이어, 절연체 및 기계적 고정 장치가 포함될 수 있습니다.

특정 연결 방법은 다음을 기준으로 배터리 제조업체에서 선택해야 합니다.

• 셀 터미널 디자인;

• 필요한 전류;

• 연결 저항;

• 기계적 강도;

• 열 충격;

• 생산 반복성;

• 사용 가능한 공간.

생산팀은 연결 매개변수를 제어하고 완성된 접합부를 검사해야 합니다. 시각적으로 허용 가능한 연결인 경우에도 전기적 또는 기계적 확인이 필요할 수 있습니다.

6. PCM, BMS 및 보호 구성 요소 설치

셀 연결 후 보호 및 관리 구성 요소가 팩에 통합됩니다.

프로젝트에 따라 팩에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• PCM;

• BMS;

• NTC 온도 센서;

• 퓨즈;

• 전류 감지 구성 요소;

• 통신 인터페이스;

• 밸런싱 회로;

• 충전 및 방전 보호.

올바른 구성 요소는 셀 구성, 전류 요구 사항, 충전기 및 호스트 장치에 따라 다릅니다.

제조 공정에서는 다음을 관리해야 합니다.

• 보드 모델;

• 보드 오리엔테이션;

• 와이어 연결 순서;

• 극성;

• 센서 위치;

• 보드 주변의 단열재;

• 커넥터 핀아웃;

• 해당되는 경우 프로그래밍 또는 구성.

다중 셀 팩과 BMS 간의 잘못된 배선은 셀 모니터링 및 보호에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 이유로 보드 모델과 배선도는 승인된 생산 문서에 포함되어야 합니다.

단순한 보호 기능과 고급 관리 기능 간의 차이점은 다음 항목에 설명되어 있습니다. LiPo 배터리의 PCM 대 BMS.

7. 와이어 하니스와 커넥터 조립

와이어 하네스는 배터리 팩을 호스트 장치, 충전기 또는 외부 관리 시스템에 연결합니다.

조립 과정에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• 지정된 길이로 와이어를 절단합니다.

• 와이어 스트리핑 및 종단;

• 커넥터를 부착하는 단계;

• 케이블 라우팅;

• 스트레인 릴리프 추가;

• 극성 확인;

• 와이어 출구를 확보하는 것;

• 필요한 경우 전원선과 신호선을 분리합니다.

제조업체는 다음을 관리해야 합니다.

• 와이어 게이지;

• 와이어 길이;

• 커넥터 모델;

• 핀 할당;

• 케이블 출구 위치;

• 단자 압착 또는 연결 품질;

• 격리;

• 굴곡 반경;

• 긴장 완화.

전기적으로 적합한 커넥터라도 케이블이 잘못된 방향으로 나오거나 장치 인클로저에 맞지 않으면 조립 문제가 발생할 수 있습니다.

자세한 전기적 및 기계적 선택 기준은 다음에서 다룹니다. 맞춤형 리튬 배터리 팩용 커넥터를 선택하는 방법.

8. 절연 및 기계적 보호 적용

절연은 의도하지 않은 접촉과 기계적 손상으로부터 셀, 연결 지점, BMS 및 전선을 보호합니다.

배터리 형식에 따라 어셈블리는 다음을 사용할 수 있습니다.

• 절연필름;

• 접착 단열재;

• 구분 기호;

• 보호 슬리브;

• 폼 또는 쿠셔닝;

• 절연지;

• 열수축 재료;

• 맞춤형 케이스 또는 브래킷.

단열재 설계는 다음을 방지해야 합니다.

• 전도성 부분 사이의 접촉;

• 세포의 이동;

• 연결 지점 손상;

• 와이어 마모;

• 팩과 인클로저 구성 요소 간의 접촉;

• 파우치 셀에 과도한 압력이 가해집니다.

기계적 보호는 주의 깊게 균형을 이루어야 합니다. 배터리는 단단히 고정되어야 하지만 인클로저가 과도한 압축을 일으키거나 팩에 필요한 공간을 제한해서는 안 됩니다.

배터리 공간이 제한된 제품의 경우, 관련 규정에 따라 팩을 확인해야 합니다. 배터리실 설계 요구 사항.

9. 인클로저 또는 맞춤형 팩 구조 설치

일부 리튬 이온 배터리 팩은 유연한 파우치 팩으로 조립되는 반면 다른 팩은 견고한 케이스, 브래킷 또는 맞춤형 하우징을 사용합니다.

기계 조립에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• 배터리 케이스를 닫습니다.

• BMS를 고치는 것;

• 커넥터 위치 지정;

• 와이어 출구를 확보하는 것;

• 브래킷 설치;

• 라벨 추가;

• 전체 치수 확인;

• 완성된 무게를 확인합니다.

생산팀은 조립된 팩을 승인된 도면과 비교해야 합니다.

중요한 검사 사항은 다음과 같습니다.

• 길이, 너비 및 두께;

• 커넥터 위치;

• 케이블 출구 방향;

• 사건 종결;

• 노출된 전도성 부품;

• 라벨 위치;

• 표면 상태;

• 장착 구멍 또는 브래킷;

• 의도한 장치 인클로저와의 간섭.

최종 팩 봉투에는 배터리 셀뿐만 아니라 부착된 모든 구성 요소가 포함되어야 합니다.

10. 공정 중 전기 점검 수행

전기 점검은 전체 포장이 완료될 때까지 기다리기보다는 적절한 단계에서 수행되어야 합니다.

가능한 진행 중 검사에는 다음이 포함됩니다.

• 셀 전압;

• 팩 극성;

• 직렬 연결 연속성;

• 병렬 그룹 조건;

• 와이어 연속성;

• 커넥터 핀아웃;

• BMS 연결;

• 온도 센서 연결;

• 단열상태;

• 예상치 못한 단락 또는 개방 회로.

조기 점검은 추가 절연, 인클로저 조립 또는 라벨링으로 인해 문제 해결이 더 어려워지기 전에 문제를 감지하는 데 도움이 됩니다.

허용 기준은 승인된 사양 및 테스트 방법을 기반으로 해야 합니다. 프로젝트에 배치 수준 추적성이 필요한 경우 결과를 기록해야 합니다.

11. 완성된 팩의 충전 및 방전

완성된 배터리 팩은 적절한 충전 및 방전 과정을 통해 평가되어야 합니다.

프로젝트에 따라 테스트에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• 충전 거동;

• 방전성능;

• 용량;

• 전압 안정성;

• 보호대응;

• 온도 거동;

• 현재 능력;

• 통신 기능;

• 컷오프 행동.

테스트 조건은 문서화되어야 합니다. 결과는 다음의 영향을 받을 수 있습니다.

• 충전 및 방전 전류;

• 주변 온도;

• 컷오프 전압;

• 휴식 시간;

• 측정 장비;

• 테스트 기간;

• BMS 설정.

테스트 조건이 없는 용량 수치는 공급업체 비교에 사용하기 어렵습니다. OEM 구매자는 결과가 어떻게 측정되었는지, 그리고 해당 방법이 제품 요구사항과 일치하는지 여부를 물어봐야 합니다.

전체 테스트 범위는 별도의 배터리 팩 테스트 계획에 속합니다. 샘플 승인을 위해 기존 맞춤형 배터리 샘플 검증 체크리스트는 유용한 참고 자료를 제공합니다.

12. 최종검사 완료

최종 검사를 통해 완성된 배터리 팩이 승인된 사양과 일치하고 배송 또는 통합을 위해 출시될 수 있는지 확인합니다.

최종 검사에는 다음이 포함될 수 있습니다.

전기 같은

• 전압;

• 극성;

• 용량 또는 방전 결과;

• 보호 기능;

• 커넥터 연속성;

• 해당되는 경우 BMS 또는 통신 기능.

기계

• 치수;

• 무게;

• 인클로저 상태;

• 커넥터 위치;

• 케이블 라우팅;

• 격리;

• 고정 및 유지.

모습

• 표면 상태;

• 라벨;

• 표시;

• 눈에 보이는 손상;

• 노출된 전도성 영역;

• 포장상태.

선적 서류 비치

• 배치 번호;

• 테스트 기록;

• 재료 추적성;

• 승인된 도면;

• 검사 보고서;

• 배송 정보.

최종 검사에서는 주관적인 시각적 판단보다는 정의된 허용 기준을 사용해야 합니다.

13. 추적성과 프로세스 일관성 유지

OEM 생산에는 허용 가능한 샘플 하나를 만드는 것 이상이 필요합니다. 공급업체는 생산 배치 전반에 걸쳐 승인된 설계를 반복할 수 있어야 합니다.

유용한 추적성 정보에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• 세포 배치;

• BMS 또는 PCM 모델;

• 커넥터 배치;

• 생산일자;

• 조립 라인 또는 작업 주문;

• 운영자 또는 방송국 기록;

• 테스트 결과;

• 엔지니어링 변경 이력;

• 선적 배치.

프로세스 일관성은 다음을 제어하는 ​​데 달려 있습니다.

• 승인된 재료;

• 비품;

• 용접 또는 연결 매개변수;

• 와이어 라우팅;

• 검사 단계;

• 테스트 장비;

• 소프트웨어 또는 BMS 설정;

• 포장 및 라벨링.

구성 요소나 프로세스를 변경해야 하는 경우 변경 사항이 전압, 전류, 크기, 보호, 충전 및 규정 준수 요구 사항에 미치는 영향을 검토해야 합니다.

14. 프로토타입, 파일럿, 양산을 위한 제조공정

물리적 조립 단계는 생산 단계 전반에 걸쳐 유사할 수 있지만 볼륨이 증가함에 따라 제어 요구 사항이 더욱 공식화됩니다.

프로토타입 제작

프로토타입 생산은 다음에 중점을 둡니다.

• 기계적 적합성을 확인하는 단계;

• 배선 및 핀아웃 점검;

• BMS를 검증하는 단계;

• 디자인 문제 식별;

• 장치의 배터리를 테스트합니다.

파일럿 생산

파일럿 생산은 다음에 중점을 둡니다.

• 반복성 검증;

• 조립 설비 점검;

• 검사 방법 확인;

• 자재 공급 확인;

• 프로세스 변화를 식별하고;

• 작업 지침을 개선합니다.

양산

대량 생산에는 다음이 필요합니다.

• 안정적인 재료 공급원;

• 통제된 작업 지침;

• 반복 가능한 설비;

• 정의된 프로세스 매개변수;

• 검사 기록;

• 배치 추적성;

• 변경 제어;

• 선적-출하 기준.

이 프로세스 관점은 에서 설명한 전체 OEM 프로젝트 관리 단계와 다릅니다. 프로토타입에서 대량 생산까지: 맞춤형 배터리 개발 단계 . 제조 공정은 승인된 배터리 팩이 각 생산 단계에서 어떻게 물리적으로 조립되고 제어되는지에 중점을 둡니다.

15. 주요 품질 체크포인트

16. OEM 구매자가 배터리 제조업체에 문의해야 할 질문

공급업체를 승인하기 전에 다음 사항을 질문하십시오.

1. 들어오는 셀은 어떻게 검사됩니까?

2. 다중 셀 팩의 셀은 어떻게 매칭됩니까?

3. 선택한 셀 유형에 어떤 연결 방법이 사용됩니까?

4. 연결 매개변수는 어떻게 제어됩니까?

5. BMS, PCM, NTC 및 통신선은 어떻게 검증됩니까?

6. 커넥터 극성은 어떻게 확인합니까?

7. 치수와 케이블 위치는 어떻게 제어됩니까?

8. 완성된 팩에 대해 어떤 전기 테스트가 수행됩니까?

9. 생산 배치는 어떻게 추적됩니까?

10. 재료 또는 프로세스 변경은 어떻게 승인됩니까?

11. 승인된 샘플은 어떻게 대량생산으로 전환되나요?

12. 배송 릴리스에 사용할 수 있는 기록은 무엇입니까?

이러한 질문은 배터리 팩을 조립할 수 있는 공급업체와 반복 가능한 OEM 생산을 지원할 수 있는 공급업체를 구별하는 데 도움이 됩니다.

일반적인 제조 문제

셀 모델이 승인 없이 변경됨

시각적으로 유사한 셀이라도 용량, 저항, 전류 용량 또는 크기가 다를 수 있습니다. 모든 대체 제품은 생산 전에 검토해야 합니다.

BMS가 잘못된 배선으로 설치되었습니다.

잘못된 셀 탭 또는 극성 연결은 모니터링 및 보호에 영향을 미칠 수 있습니다. 승인된 도면과 비교하여 배선을 점검해야 합니다.

배치 간에 커넥터 위치가 변경됩니다.

케이블 출구를 조금만 변경하면 팩이 호스트 장치에 맞지 않을 수 있습니다. 위치와 길이는 생산 치수에 따라 조절되어야 합니다.

단열재는 외관 세부사항으로 처리됩니다.

절연은 전기 및 기계 보호 시스템의 일부입니다. 이는 기능적 생산 요구사항으로 검사되어야 합니다.

테스트는 첫 번째 샘플에서만 수행됩니다.

대량 생산 팩에는 반복 가능한 검사와 테스트가 필요합니다. 하나의 성공적인 프로토타입이 배치 일관성을 입증하지는 않습니다.

프로세스 변경 사항이 문서화되지 않았습니다.

셀, 와이어, 커넥터, 고정 장치 또는 BMS 설정에 대한 기록되지 않은 변경 사항으로 인해 승인된 샘플과 배송된 팩 간에 차이가 발생할 수 있습니다.

FAQ

리튬이온 배터리 팩 제조의 첫 번째 단계는 무엇입니까?

첫 번째 단계는 셀 모델, 구성, 전압, 용량, 보호 시스템, 커넥터, 크기 및 테스트 요구 사항을 포함하여 승인된 배터리 사양을 공개하고 검토하는 것입니다.

배터리 팩 조립 전에 셀은 어떻게 준비되나요?

셀은 팩 구성으로 배열되기 전에 전압, 용량, 저항, 치수, 배치 및 기타 승인된 기준에 따라 검사, 분류 및 일치될 수 있습니다.

리튬이온 배터리 셀은 팩에서 어떻게 연결되나요?

연결 방법은 셀 유형, 팩 구조, 현재 요구 사항 및 생산 설계에 따라 다릅니다. 제조업체는 통제된 연결 프로세스를 사용하고 완료된 연결을 검사해야 합니다.

배터리 팩 제조 시 BMS의 역할은 무엇인가요?

BMS 또는 PCM은 필요한 보호 또는 관리 기능을 제공하기 위해 팩에 통합되어 있습니다. 보드 모델, 배선, 센서 연결, 핀아웃 및 설정이 승인된 배터리 설계와 일치해야 합니다.

배터리 팩 조립 후 어떤 테스트가 수행됩니까?

프로젝트에 따라 테스트에는 전압, 극성, 연속성, 용량, 충전 및 방전 성능, 보호 응답, 온도 동작, 커넥터 기능 및 통신 검사가 포함될 수 있습니다.

OEM 배터리 팩 제조는 표준 배터리 조립과 어떻게 다릅니까?

OEM 제조에는 맞춤형 치수, 셀 구성, BMS, 케이블, 커넥터, 인클로저, 테스트 및 문서화가 필요할 수 있습니다. 또한 생산 배치 전반에 걸쳐 승인된 샘플의 일관된 재생산이 필요합니다.

결론

리튬 이온 배터리 팩 제조 공정은 승인된 엔지니어링 요구 사항과 반복 가능한 물리적 조립 및 품질 관리를 연결합니다.

신뢰할 수 있는 OEM 프로세스는 입고 자재, 셀 매칭, 셀 배열, 전기 연결, BMS 통합, 배선, 절연, 기계 포장, 테스트, 추적성 및 배송 출시를 제어해야 합니다. 각 단계는 완성된 팩의 전압, 용량, 전류 성능, 적합성 및 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다.

OEM 구매자는 대량 생산에 앞서 조립 공정과 공급업체의 품질 관리 시스템을 모두 검토해야 합니다. 맞춤형 셀, 팩 크기, BMS, 커넥터 또는 생산 테스트가 필요한 프로젝트의 경우 맞춤형 리튬 배터리 팩 제조 지원을 위해 ZERNE에 문의하세요.