Процес виробництва літій-іонної батареї для проектів OEM

Літій-іонна батарея – це система, яка складається з елементів, електричних з’єднань, компонентів захисту, проводів, роз’ємів, ізоляції та механічної упаковки. Для проектів OEM виробничий процес повинен підтримувати узгодженість цих елементів від затвердженого зразка до масового виробництва.

Процес відрізняється від виробництва окремих елементів батареї. Виробництво клітин включає електроди, електроліти та процеси формування клітин. Виробництво акумуляторної батареї починається після вибору необхідного типу елемента, напруги, ємності, струму, розмірів і архітектури захисту.

Контрольований Рішення для виробництва літієвої батареї має поєднувати інженерні вимоги з повторюваним складанням, перевіркою та тестуванням. Точна послідовність може відрізнятися залежно від формату упаковки, типу комірки, поточного попиту, конфігурації BMS і конструкції корпусу.

Швидка відповідь: що таке процес виробництва літій-іонної батареї?

Типовий процес виробництва літій-іонної батареї включає:

1. Перегляд затвердженої специфікації акумулятора OEM.

2. Перевірка вхідних комірок, BMS або PCM, проводів, роз’ємів і механічних матеріалів.

3. Сортування та зіставлення комірок відповідно до вимог пачки.

4. Розташування комірок у затверджену послідовну та паралельну конфігурацію.

5. З'єднання комірок за допомогою зазначеного методу зварювання або електричного з'єднання.

6. Встановлення BMS, PCM, елементів захисту та джгута проводів.

7. Додавання ізоляції, сепараторів, кріпильних матеріалів та механічного захисту.

8. Встановлення роз’єму, корпусу або індивідуальної конструкції пакета.

9. Виконання електричних, механічних і зовнішніх перевірок.

10. Заряджання, розряджання та тестування готового акумулятора.

11. Запис результатів, перевірка відстеження та випуск кваліфікованих упаковок для відправлення.

Найважливіший принцип - послідовність. Кожна виробнича упаковка повинна відповідати затвердженому дизайну, матеріалам, параметрам процесу та вимогам до перевірки.

1. Опублікуйте специфікацію затвердженої батареї

Виробництво має починатися з контрольованої специфікації, а не з неофіційного запиту.

Виробнича специфікація зазвичай визначає:

Специфікація повинна визначати, які значення є остаточними, які є затвердженими допусками, а які потребують підтвердження під час відбору проб.

Для більш широкого пояснення того, як ці вимоги визначаються перед виготовленням, див Дизайн літій-іонної батареї: напруга, ємність, BMS і час роботи.

2. Огляньте вхідні матеріали

Перед складанням виробник повинен перевірити отримані для виробництва матеріали.

Типові вхідні матеріали включають:

• акумуляторні елементи;

• PCM або BMS плати;

• проводи та кабельні збірки;

• роз'єми;

• нікелеві смужки або інші затверджені з’єднувальні матеріали;

• листи ізоляції;

• сепаратори та захисні плівки;

• футляри, кронштейни або спеціальні корпуси;

• етикетки та пакувальні матеріали.

Вхідна перевірка може підтвердити:

• модель і специфікація;

• кількість;

• видимі пошкодження;

• розміри;

• електричний стан;

• тип коннектора;

• довжина проводу і полярність;

• інформація про партію або партію;

• документація постачальника.

Акумуляторна батарея не може бути більш стабільною, ніж матеріали, що надходять у процес. Зміни моделі клітинки, заміни роз’ємів або несхвалені зміни BMS слід контролювати за допомогою процесу інженерних змін.

3. Перегляньте, відсортуйте та зіставте клітинки

Консистенція елементів особливо важлива для багатокомпонентних батарейних блоків.

Перед складанням комірки можуть бути перевірені та згруповані відповідно до затверджених виробничих вимог. Залежно від дизайну упаковки процес підбору може враховувати:

• напруга;

• місткість;

• внутрішній опір;

• фізичні розміри;

• виробнича партія;

• видимий стан;

• результати електричних випробувань.

Зіставлення зменшує ризик того, що одна клітина поведеться дуже по-різному від інших клітин у тій самій упаковці. Відмінності між елементами можуть впливати на балансування, корисну ємність, поведінку напруги та довгострокову стабільність.

Для циліндричних акумуляторних блоків узгодження елементів особливо актуальне, коли кілька елементів з’єднані послідовно або паралельно. Точні межі скринінгу та критерії прийнятності повинні бути визначені виробником для обраної моделі клітини та застосування.

Зіставлення комірок – це не те саме, що обчислення місткості упаковки. Розрахунок потужності та часу роботи має бути завершено на етапі проектування, тоді як узгодження є діяльністю з контролю виробництва, яка перевіряє, чи придатні вибрані комірки для складання.

4. Упорядкуйте комірки в затвердженій конфігурації

Після перевірки та підбору комірок клітини розташовуються відповідно до затвердженої конфігурації упаковки.

Композиція визначає:

• вихідна напруга;

• наявна потужність;

• розміри упаковки;

• поточний шлях;

• тепловий макет;

• Точки підключення BMS;

• механічний баланс.

Монтажне пристосування має підтримувати правильне положення осередків і відстань під час з’єднання. Він також повинен запобігти руху, які можуть пошкодити поверхню клітини, ізоляцію або проводку.

Для блоків із послідовним і паралельним з’єднанням розташування повинно відповідати затвердженому електричному кресленню. Помилка конфігурації може вплинути на напругу, ємність, налаштування захисту та сумісність зарядного пристрою.

Загальна різниця між послідовним і паралельним розташуванням пояснюється в Серія проти паралельних акумуляторних блоків . Під час виробництва пріоритетом є точне й узгоджене відтворення схваленої конфігурації.

5. З’єднайте клітинки

Стільники мають бути з’єднані за допомогою методу, який підходить для формату осередку, поточного попиту та структури упаковки.

Процес підключення може включати:

• підготовка з’єднувальних планок або клем;

• розміщення комірок у кріпленні;

• виконання затвердженого електричного підключення;

• візуальна перевірка підключення;

• перевірка електричної безперервності;

• захист комірки та зони з’єднання.

Для циліндричних комірок можна використовувати процес зварювання із затвердженими з’єднувальними матеріалами та контрольованими параметрами. Для упаковок із мішками та комірками збірка може включати вкладки, захисні панелі, гнучкі дроти, ізоляцію та механічні пристосування.

Конкретний спосіб підключення повинен вибрати виробник акумулятора, виходячи з:

• дизайн стільникового терміналу;

• необхідний струм;

• опір з'єднання;

• механічна міцність;

• термічний вплив;

• повторюваність виробництва;

• доступний простір.

Виробнича бригада повинна контролювати параметри з'єднання і перевіряти виконані з'єднання. З’єднання, яке візуально виглядає прийнятним, все одно може потребувати електричної або механічної перевірки.

6. Встановіть PCM, BMS і компоненти захисту

Після підключення клітини компоненти захисту та управління інтегруються в пакет.

Залежно від проекту в пакет можуть входити:

• PCM;

• BMS;

• датчик температури NTC;

• запобіжник;

• струмочутливі компоненти;

• комунікаційний інтерфейс;

• контур балансування;

• захист від зарядки та розрядки.

Правильний компонент залежить від конфігурації клітинки, поточних вимог, зарядного пристрою та головного пристрою.

Виробничий процес повинен контролювати:

• модель дошки;

• орієнтація дошки;

• порядок підключення проводів;

• полярність;

• розташування датчика;

• утеплювач навколо дошки;

• цоколевка роз'єму;

• програмування або конфігурація, де це можливо.

Неправильне підключення між багатокомпонентним пакетом і BMS може вплинути на моніторинг і захист клітини. З цієї причини модель плати та схема підключення повинні бути включені до затвердженої виробничої документації.

Різниця між простішим захистом і розширеними функціями керування пояснюється в PCM проти BMS для батарей LiPo.

7. Зберіть джгут проводів і роз’єм

Джгут проводів з’єднує акумуляторну батарею з головним пристроєм, зарядним пристроєм або зовнішньою системою керування.

Процес складання може включати:

• нарізка проводів на задану довжину;

• зачистка та окінцювання проводів;

• кріплення коннектора;

• прокладання кабелю;

• додавання зняття напруги;

• перевірка полярності;

• закріплення виходу дроту;

• розділення силових і сигнальних проводів, де це необхідно.

Виробник повинен контролювати:

• калібр дроту;

• довжина дроту;

• модель роз'єму;

• призначення штифтів;

• положення кабелю-виходу;

• обтиск клем або якість з'єднання;

• ізоляція;

• радіус вигину;

• зняття напруги.

Якщо кабель виходить у неправильному напрямку або не підходить до корпусу пристрою, електрично придатний роз’єм все одно може спричинити проблеми з монтажем.

Детальні електричні та механічні критерії вибору описані в Як вибрати роз’єм для індивідуальної літієвої батареї.

8. Нанесіть ізоляцію та механічний захист

Ізоляція захищає осередки, точки підключення, BMS і дроти від ненавмисного контакту і механічних пошкоджень.

Залежно від формату батареї, збірка може використовувати:

• ізоляційна плівка;

• клейова ізоляція;

• сепаратори;

• захисні чохли;

• поролон або амортизація;

• ізоляційний папір;

• термоусадочні матеріали;

• індивідуальні випадки або кронштейни.

Конструкція ізоляції повинна запобігати:

• контакт між струмопровідними частинами;

• рух клітин;

• пошкодження точок підключення;

• стирання дроту;

• контакт між пакетом і компонентами корпусу;

• надмірний тиск на клітини мішка.

Механічний захист необхідно ретельно збалансувати. Акумулятор слід надійно тримати, але корпус не повинен створювати надмірного стиснення або обмежувати необхідний зазор для пакета.

Для продуктів з обмеженим простором для батарейного відсіку упаковку слід перевірити на відповідність вимоги до конструкції батарейного відсіку.

9. Встановіть корпус або налаштовану структуру пакета

Деякі блоки літій-іонних акумуляторів збираються у вигляді гнучких пакетів, тоді як інші використовують жорсткі корпуси, кронштейни або індивідуальні корпуси.

Механічний вузол може включати:

• закриття корпусу акумулятора;

• кріплення BMS;

• розташування роз'єму;

• закріплення виходу дроту;

• установка кронштейнів;

• додавання міток;

• перевірка габаритних розмірів;

• перевірка готової ваги.

Виробнича група повинна порівняти зібрану упаковку із затвердженим кресленням.

Важливі точки перевірки включають:

• довжина, ширина і товщина;

• положення роз'єму;

• напрямок кабельного виходу;

• закриття справи;

• відкриті струмопровідні частини;

• положення етикетки;

• стан поверхні;

• монтажні отвори або кронштейни;

• втручання в передбачуваний корпус пристрою.

Остаточний пакет упаковки повинен містити всі приєднані компоненти, а не лише акумуляторні елементи.

10. Виконайте електричні перевірки в процесі роботи

Електричні перевірки слід виконувати на відповідних етапах, а не чекати, поки завершиться повний пакет.

Можливі перевірки в процесі роботи включають:

• напруга клітини;

• полярність упаковки;

• безперервність послідовного з'єднання;

• паралельно-групова умова;

• безперервність дроту;

• цоколевка роз'єму;

• підключення BMS;

• підключення датчика температури;

• стан ізоляції;

• несподіване коротке замикання або розрив.

Ранні перевірки допомагають виявити проблеми до того, як додаткова ізоляція, збірка корпусу або маркування ускладнять усунення несправностей.

Критерії прийнятності повинні ґрунтуватися на затвердженій специфікації та методі випробувань. Результати повинні бути записані, якщо проект вимагає відстеження на рівні партії.

11. Зарядіть і розрядіть готову упаковку

Укомплектовану акумуляторну батарею слід оцінити за допомогою відповідного процесу заряджання та розряджання.

Залежно від проекту тестування може включати:

• поведінка зарядки;

• продуктивність розряду;

• місткість;

• стабільність напруги;

• реакція захисту;

• температурна поведінка;

• потужність струму;

• комунікаційна функція;

• поведінка відключення.

Умови тестування мають бути задокументовані. На результати можуть вплинути:

• зарядний і розрядний струм;

• температура навколишнього середовища;

• напруга відсічення;

• час відпочинку;

• вимірювальне обладнання;

• тривалість випробування;

• Налаштування BMS.

Значення потужності без умов тестування важко використовувати для порівняння постачальників. Покупці OEM повинні запитати, як було виміряно результат і чи відповідає метод вимогам до продукту.

Повний обсяг тестування належить до окремого плану тестування акумуляторної батареї. Для затвердження зразка існуючий Контрольний список перевірки зразків користувальницьких батарей містить корисну довідку.

12. Повна остаточна перевірка

Остаточна перевірка підтверджує, що завершена батарея відповідає затвердженим специфікаціям і може бути випущена для відправлення або інтеграції.

Остаточна перевірка може охоплювати:

Електричний

• напруга;

• полярність;

• ємність або результат розряду;

• функція захисту;

• безперервність роз'єму;

• BMS або функція зв’язку, де це можливо.

Механічний

• розміри;

• вага;

• стан корпусу;

• положення роз'єму;

• прокладання кабелю;

• ізоляція;

• фіксація та утримання.

Зовнішній вигляд

• стан поверхні;

• етикетки;

• маркування;

• видимі пошкодження;

• оголені провідні ділянки;

• стан упаковки.

Документація

• номер партії;

• протокол тестування;

• простежуваність матеріалу;

• затверджений креслення;

• акт перевірки;

• інформація про відправлення.

Остаточна перевірка повинна використовувати визначені критерії прийнятності, а не лише суб’єктивне візуальне судження.

13. Підтримуйте відстежуваність і послідовність процесу

Виробництво OEM вимагає не лише виготовлення одного прийнятного зразка. Постачальник повинен мати можливість повторити схвалену конструкцію для виробничих партій.

Корисна інформація про відстеження може включати:

• клітинна партія;

• модель BMS або PCM;

• партія коннекторів;

• дата виробництва;

• складальний конвеєр або замовлення на роботу;

• запис оператора або станції;

• результати тестування;

• історія інженерних змін;

• партія відвантаження.

Послідовність процесу залежить від контролю:

• затверджені матеріали;

• світильники;

• параметри зварювання або з'єднання;

• прокладання проводів;

• кроки перевірки;

• тестове обладнання;

• налаштування програмного забезпечення або BMS;

• пакування та маркування.

Якщо компонент або процес необхідно змінити, зміну слід перевірити на предмет її впливу на напругу, струм, розміри, захист, зарядку та відповідність вимогам.

14. Виробничий процес для прототипу, пілотного та масового виробництва

Етапи фізичного складання можуть бути однаковими на всіх етапах виробництва, але вимоги до контролю стають більш формальними зі збільшенням обсягу.

Прототипне виробництво

Виробництво прототипу зосереджено на:

• підтвердження механічної придатності;

• перевірка проводки і цоколевки;

• перевірка BMS;

• виявлення проблем дизайну;

• тестування акумулятора в пристрої.

Дослідне виробництво

Дослідне виробництво зосереджено на:

• перевірка повторюваності;

• перевірка монтажних пристосувань;

• підтвердження методів перевірки;

• підтвердження матеріального забезпечення;

• виявлення зміни процесу;

• вдосконалення робочих інструкцій.

Масове виробництво

Масове виробництво вимагає:

• стабільні матеріальні джерела;

• контрольовані робочі інструкції;

• повторювані світильники;

• визначені параметри процесу;

• протоколи перевірок;

• простежуваність партії;

• контроль змін;

• критерії відвантаження-відпуску.

Ця перспектива процесу відрізняється від загальних етапів управління проектами OEM, які обговорюються в Від прототипу до масового виробництва: Етапи розробки індивідуальної батареї . Виробничий процес зосереджується на тому, як схвалена батарея фізично збирається та контролюється на кожному етапі виробництва.

15. Ключові контрольні точки якості

16. Питання, які покупці OEM повинні поставити виробнику акумуляторів

Перш ніж затвердити постачальника, запитайте:

1. Як перевіряються вхідні комірки?

2. Як зіставляються комірки для багатокомпонентних пакетів?

3. Який спосіб підключення використовується для вибраного типу комірки?

4. Як контролюються параметри підключення?

5. Як перевіряються BMS, PCM, NTC і комунікаційні дроти?

6. Як перевіряється полярність роз'єму?

7. Як контролюються розміри та положення кабелю?

8. Які електричні випробування виконуються на готових упаковках?

9. Як відстежуються виробничі партії?

10. Як затверджуються зміни матеріалів або процесу?

11. Яким чином затверджений зразок передається в масове виробництво?

12. Які записи доступні для випуску відправлення?

Ці запитання допомагають відрізнити постачальника, який може зібрати акумуляторну батарею, від постачальника, який може підтримувати повторне виробництво OEM.

Поширені виробничі проблеми

Моделі клітинок змінюються без узгодження

Візуально подібна клітина може мати різну ємність, опір, струм або розміри. Будь-яка заміна повинна бути перевірена перед виробництвом.

BMS встановлено з неправильною проводкою

Неправильний відвод або полярність підключення можуть вплинути на моніторинг і захист. Електропроводку слід перевірити на відповідність затвердженому кресленню.

Розташування з’єднувача змінюється між партіями

Невелика зміна виходу кабелю може завадити пакету підійти до головного пристрою. Положення та довжину слід контролювати як виробничі розміри.

Ізоляція розглядається як деталь зовнішнього вигляду

Ізоляція є частиною системи електричного та механічного захисту. Його слід перевіряти як функціональну виробничу вимогу.

Тестування проводиться тільки на першому зразку

Упаковки для масового виробництва вимагають повторних перевірок і випробувань. Один успішний прототип не підтверджує узгодженість партії.

Зміни процесу не документуються

Незафіксовані зміни осередків, проводів, роз’ємів, кріплень або налаштувань BMS можуть створити відмінності між схваленими зразками та доставленими упаковками.

FAQ

Що є першим кроком у виробництві літій-іонних акумуляторів?

Першим кроком є ​​випуск і перегляд схвалених специфікацій батареї, включаючи модель елемента, конфігурацію, напругу, ємність, систему захисту, роз’єм, розміри та вимоги до тестування.

Як готуються елементи перед складанням акумуляторної батареї?

Елементи можуть бути перевірені, відсортовані та зіставлені відповідно до напруги, ємності, опору, розмірів, партії та інших затверджених критеріїв перед тим, як бути скомпоновані в конфігурацію упаковки.

Як елементи літій-іонної батареї з’єднані в блок?

Спосіб підключення залежить від типу комірки, структури упаковки, поточних вимог і конструкції виробництва. Виробник повинен використовувати контрольований процес з’єднання та перевіряти завершені з’єднання.

Яка роль BMS під час виробництва акумуляторної батареї?

BMS або PCM інтегровані в пакет для забезпечення необхідних функцій захисту або керування. Його модель плати, електропроводка, з’єднання датчиків, контакти та налаштування мають відповідати затвердженій конструкції батареї.

Які тести проводяться після складання акумуляторної батареї?

Залежно від проекту тестування може включати перевірку напруги, полярності, безперервності, ємності, продуктивності заряджання та розряджання, реагування захисту, поведінки температури, функції роз’єму та зв’язку.

Чим виробництво OEM-батареї відрізняється від стандартної батареї?

Виробництво OEM може вимагати індивідуальних розмірів, конфігурації осередку, BMS, кабелю, роз’єму, корпусу, тестування та документації. Це також вимагає послідовного відтворення схваленого зразка у виробничих партіях.

Висновок

Процес виробництва літій-іонної батареї поєднує затверджені технічні вимоги з повторюваною фізичною збіркою та контролем якості.

Надійний процес OEM повинен контролювати вхідні матеріали, відповідність клітинок, розташування клітинок, електричні з’єднання, інтеграцію BMS, електропроводку, ізоляцію, механічне пакування, тестування, відстеження та випуск відправлення. Кожна стадія може вплинути на напругу, ємність, продуктивність струму, придатність і надійність готової упаковки.

Покупці OEM повинні переглянути як процес складання, так і систему контролю якості постачальника перед масовим виробництвом. Для проектів, які вимагають індивідуальних елементів, розмірів упаковки, BMS, з’єднувачів або виробничих випробувань, зв’яжіться з ZERNE для підтримки виробництва індивідуальних літієвих акумуляторів.