电池模组与PACK介绍
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电池模组与PACK介绍
2021/4/11
Prepare：Zhang Xiong
Contemporary Amperex Technology Limited 1 Surpassing customer’s expectation
动力电芯的形态
方形电芯 （钢壳/铝壳电芯）
方形电芯 （塑料壳电芯）
2021/4/11
Contemporary Amperex Technology Limited 5 Surpassing customer’s expectation
圆柱动力电芯成组
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 6 Surpassing customer’s expectation
方形模组爆炸图
上盖
铝片
上塑料支架 上支架
铜片 侧板
2021/4/11
侧板 下塑料支架
CATL Confidential
下支架
Contemporary Amperex Technology Limited 12 Surpassing customer’s expectation
软包模组爆炸图
塑料柱 电池支架 镍片 PC片1
焊接：1.一致性好，接触电阻低
2.由于接触面封闭，不易氧化，接触电阻稳定 缺点：1.设备成本高，前期投入高 2.整体焊接成型，拆装不方便
不同材质的接头接触表面的微电池腐蚀效应。有关试验文献资料表明，铜的标准电势为+0.34V． 铝的标准电势为-1.28V，铜铝之间的电势差为+1.62V。
2021/4/11
激光焊接机的缺点：
（1）焊件位置需非常精确，务必在激光束的聚焦范围内。 （2）焊件需使用夹治具时，必须确保焊件的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准。 （3）最大可焊厚度受到限制渗透厚度远超过19mm的工件，生产线上不适合使用激光焊接。 （4）高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等，焊接性会受激光所改变。 （5）当进行中能量至高能量的激光束焊接时，需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除，以确保焊道的再出现。 （6）能量转换效率太低，通常低于10%。 （7）焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的顾虑。 （8）设备昂贵。
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 16 Surpassing customer’s expectation
超声波焊接
原理：超声波金属焊接原理是利用超声频率（超过16KHz ）的机械振动能量，连接同种金属或异种金属
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 18 Surpassing customer’s expectation
电池热管理
1）没有热管理系统，也就是不刻意让电池散热，采用自然降温的方式，比如Leaf电动车。 2）采用风冷：主要有通过电池包内循环降温散热和通过外部风扇通风降温，其中前者占绝大部分，后者比较少。 3）水冷或者别的液体介质降温
动力电芯成组
Tesla 18650模组
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 7 Surpassing customer’s expectation
电池箱1
2021/4/11
CATL Confidential
电池热管理
A样电池包优化方案二（电池位置不动，添加挡板）
24
13
24个 电 池 模 块 的 温 度 （ K)
360
第 1-24组 电 池 升 温 情 况
350
第 9组 电 池
1
12
340
第 18组 电 池
330
320
310
300 0
100
200
300
400
500
600
一 个 循 环 的 时 间 (s)
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 14 Surpassing customer’s expectation
电阻点焊接与激光焊
电池点焊机
电阻焊：工件组合后通过电极施加压力，利用电流 通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊 接的方法。
1.水冷系统：通过水泵将吸收热量后的液体抽到外部散热后再导回到内部 由水泵、散热器、冷却风扇、节温器、补偿水 桶、发动机机体和气缸盖中的水套以及其他附 属装置等组成。
2.风冷系统：通过温度监测点的温度实时调节风扇的转速
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 19 Surpassing customer’s expectation
电池箱3
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 10 Surpassing customer’s expectation
特斯拉电池箱
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 11 Surpassing customer’s expectation
的一种特殊方法．金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静 压力之下，将框框振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能及有限的温升．接头间的冶金结合是母材不发 生熔化的情况下实现的一种固态焊接．因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象．超声 金属焊机能对铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料进行单点焊接、多点焊接和短条状焊接．
电阻点焊接与激光焊
电阻点焊机的优点：
1、生产成本低，不需要其他的耗材。 2、焊接时间短，成型较快。
电阻对焊机的缺点：
1、焊接的过程中会产生大量的电火花，安全性不高、需要对其进行隔离。 2、由于焊接过程中需要隔离，所以不能近距离的观察整个焊接过程，工艺的可控性低。 3、设备的自动化程度高，因此设备的成本高、维护成本高。
影响接触电阻的因素： 1) 接触件材料 2) 正压力 3) 表面状态 4) 使用电压 5) 电流
螺栓连接：1.连接简单方便，成本低 2.装拆方便，利于检修
对螺栓连接的要求：1.表面光洁度 2.一定的预紧力 3.表面需要做镀层 缺点：1.表面容易造成腐蚀 2.受到预紧力，表面质量的关系，接触电阻不稳定 3.震动后容易造成螺栓松动，接触电阻增大
2021/来自百度文库/11
电池的位置不动，通过增加圆弧形的导流板、长条形的引流板以及菱形的引流板，减少了前部电 池的热交换面积，为后部电池增加了冷却风量，极限工况温差11.6℃。变工况温差5.83℃。
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 21 Surpassing customer’s expectation
电池热管理
A样电池包优化方案三（给电池包热阻）
2021/4/11
24个 电 池 模 块 的 温 度 （ K）
350
345
第 13组 电 池
340 335
第 1-24组 电 池 升 温 情 况 第 8组 电 池
激光焊接机的优点：
1、热影响小，由于激光高度凝聚成了极小的斑点，所以它的热影响小，焊接后基本上不会影响工件原有的性能。 2、节能环保、有利于保持工作场所的洁净和保护操作员的身体健康。 3、生产成本低，只需要在激光器充一次气，就可以用好久。 4、可调节光点，能够实现精准焊接。 5、电光转化率高，有利于节约生产成本。 6、焊接速度快，是传统焊接设备的几倍。 7、可近距离观察，产品工艺的可控性强。 8、焊接面平整、结合力强、焊接深、焊缝狭小。
激光焊：利用激光辐射加热待加工表面，表面热量 通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度 、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔 化，形成特定的熔池。
电池激光焊机
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 15 Surpassing customer’s expectation
一 个 循 环 的 时 间 (s)
取上下层电池倾斜角度为3.5度，两排电池的距离为30mm；极限工况最大温差为9.5 ℃;变工况的温差为 14.3℃
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 20 Surpassing customer’s expectation
镍片 电池支架
2021/4/11
Contemporary Amperex Technology Limited 13 Surpassing customer’s expectation
栓接与焊接
接触电阻：对导体间呈现的电阻称为接触电阻。
1) 集中电阻 电流通过实际接触面时，由于电流线收缩（或称集中）显示出来的电阻。 2) 膜层电阻 由于接触表面膜层及其他污染物所构成的膜层电阻。
软包动力电芯成组
丰田Leaf
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 4 Surpassing customer’s expectation
软包动力电芯成组
2021/4/11
CATL Confidential
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 17 Surpassing customer’s expectation
电池热管理系统研究的意义及现状
动力电池的成本、性能、寿命在很大程度上决定了HEV的成本和可靠性； 电池的温度和温度场的均匀性对蓄电池的性能和寿命有很大的影响。 因此：进行电池散热结构的优化设计与散热性能的预测，对提高混合动力 汽车及动力电池的成熟度和可靠性具有重要的现实意义。
超声波金属焊接优点：
1）、焊接材料不熔融，不脆弱金属特性。 2）、焊接后导电性好，电阻系数极低或近乎零。 3）、对焊接金属表面要求低，氧化或电镀均可焊接。 4）、焊接时间短，不需任何助焊剂、气体、焊料。 5）、焊接无火花，环保安全。
适用产品
1）、镍氢电池镍氢电池镍网与镍片互熔与镍片互熔。 2）、锂电池、聚合物电池铜箔与镍片互熔，铝箔与铝片互熔。 3）、电线互熔，偏结成一条与多条互熔。 4）、电线与各种电子元件、接点、连接器互熔。 5）、各种家电用品、汽车用品的大型散热座、热交换鳍片、蜂巢心的互熔。 6）、电磁开关、无熔丝开关等大电流接点，异种金属片的互熔。 7）、金属管的封尾、切断可水、气密。
电池热管理
A样电池包优化方案一（改变倾斜角度和电池的间距）
2021/4/11
24个 电 池 模 块 的 温 度 （ K)
370 360 350 340 330 320 310 300
0
第 1-24组 电 池 温 升 情 况 第 21组 电 池
第 11组 电 池
100
200
300
400
500
600
软包电芯
CATL Confidential
圆柱电芯
Contemporary Amperex Technology Limited 2 Surpassing customer’s expectation
方形动力电芯成组
2021/4/11
宝马I3
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 3 Surpassing customer’s expectation
Contemporary Amperex Technology Limited 8 Surpassing customer’s expectation
电池箱2
依维柯A42
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 9 Surpassing customer’s expectation
2021/4/11
Prepare：Zhang Xiong
Contemporary Amperex Technology Limited 1 Surpassing customer’s expectation
动力电芯的形态
方形电芯 （钢壳/铝壳电芯）
方形电芯 （塑料壳电芯）
2021/4/11
Contemporary Amperex Technology Limited 5 Surpassing customer’s expectation
圆柱动力电芯成组
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 6 Surpassing customer’s expectation
方形模组爆炸图
上盖
铝片
上塑料支架 上支架
铜片 侧板
2021/4/11
侧板 下塑料支架
CATL Confidential
下支架
Contemporary Amperex Technology Limited 12 Surpassing customer’s expectation
软包模组爆炸图
塑料柱 电池支架 镍片 PC片1
焊接：1.一致性好，接触电阻低
2.由于接触面封闭，不易氧化，接触电阻稳定 缺点：1.设备成本高，前期投入高 2.整体焊接成型，拆装不方便
不同材质的接头接触表面的微电池腐蚀效应。有关试验文献资料表明，铜的标准电势为+0.34V． 铝的标准电势为-1.28V，铜铝之间的电势差为+1.62V。
2021/4/11
激光焊接机的缺点：
（1）焊件位置需非常精确，务必在激光束的聚焦范围内。 （2）焊件需使用夹治具时，必须确保焊件的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准。 （3）最大可焊厚度受到限制渗透厚度远超过19mm的工件，生产线上不适合使用激光焊接。 （4）高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等，焊接性会受激光所改变。 （5）当进行中能量至高能量的激光束焊接时，需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除，以确保焊道的再出现。 （6）能量转换效率太低，通常低于10%。 （7）焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的顾虑。 （8）设备昂贵。
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 16 Surpassing customer’s expectation
超声波焊接
原理：超声波金属焊接原理是利用超声频率（超过16KHz ）的机械振动能量，连接同种金属或异种金属
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 18 Surpassing customer’s expectation
电池热管理
1）没有热管理系统，也就是不刻意让电池散热，采用自然降温的方式，比如Leaf电动车。 2）采用风冷：主要有通过电池包内循环降温散热和通过外部风扇通风降温，其中前者占绝大部分，后者比较少。 3）水冷或者别的液体介质降温
动力电芯成组
Tesla 18650模组
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 7 Surpassing customer’s expectation
电池箱1
2021/4/11
CATL Confidential
电池热管理
A样电池包优化方案二（电池位置不动，添加挡板）
24
13
24个 电 池 模 块 的 温 度 （ K)
360
第 1-24组 电 池 升 温 情 况
350
第 9组 电 池
1
12
340
第 18组 电 池
330
320
310
300 0
100
200
300
400
500
600
一 个 循 环 的 时 间 (s)
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 14 Surpassing customer’s expectation
电阻点焊接与激光焊
电池点焊机
电阻焊：工件组合后通过电极施加压力，利用电流 通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊 接的方法。
1.水冷系统：通过水泵将吸收热量后的液体抽到外部散热后再导回到内部 由水泵、散热器、冷却风扇、节温器、补偿水 桶、发动机机体和气缸盖中的水套以及其他附 属装置等组成。
2.风冷系统：通过温度监测点的温度实时调节风扇的转速
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 19 Surpassing customer’s expectation
电池箱3
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 10 Surpassing customer’s expectation
特斯拉电池箱
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 11 Surpassing customer’s expectation
的一种特殊方法．金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静 压力之下，将框框振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能及有限的温升．接头间的冶金结合是母材不发 生熔化的情况下实现的一种固态焊接．因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象．超声 金属焊机能对铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料进行单点焊接、多点焊接和短条状焊接．
电阻点焊接与激光焊
电阻点焊机的优点：
1、生产成本低，不需要其他的耗材。 2、焊接时间短，成型较快。
电阻对焊机的缺点：
1、焊接的过程中会产生大量的电火花，安全性不高、需要对其进行隔离。 2、由于焊接过程中需要隔离，所以不能近距离的观察整个焊接过程，工艺的可控性低。 3、设备的自动化程度高，因此设备的成本高、维护成本高。
影响接触电阻的因素： 1) 接触件材料 2) 正压力 3) 表面状态 4) 使用电压 5) 电流
螺栓连接：1.连接简单方便，成本低 2.装拆方便，利于检修
对螺栓连接的要求：1.表面光洁度 2.一定的预紧力 3.表面需要做镀层 缺点：1.表面容易造成腐蚀 2.受到预紧力，表面质量的关系，接触电阻不稳定 3.震动后容易造成螺栓松动，接触电阻增大
2021/来自百度文库/11
电池的位置不动，通过增加圆弧形的导流板、长条形的引流板以及菱形的引流板，减少了前部电 池的热交换面积，为后部电池增加了冷却风量，极限工况温差11.6℃。变工况温差5.83℃。
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 21 Surpassing customer’s expectation
电池热管理
A样电池包优化方案三（给电池包热阻）
2021/4/11
24个 电 池 模 块 的 温 度 （ K）
350
345
第 13组 电 池
340 335
第 1-24组 电 池 升 温 情 况 第 8组 电 池
激光焊接机的优点：
1、热影响小，由于激光高度凝聚成了极小的斑点，所以它的热影响小，焊接后基本上不会影响工件原有的性能。 2、节能环保、有利于保持工作场所的洁净和保护操作员的身体健康。 3、生产成本低，只需要在激光器充一次气，就可以用好久。 4、可调节光点，能够实现精准焊接。 5、电光转化率高，有利于节约生产成本。 6、焊接速度快，是传统焊接设备的几倍。 7、可近距离观察，产品工艺的可控性强。 8、焊接面平整、结合力强、焊接深、焊缝狭小。
激光焊：利用激光辐射加热待加工表面，表面热量 通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度 、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔 化，形成特定的熔池。
电池激光焊机
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 15 Surpassing customer’s expectation
一 个 循 环 的 时 间 (s)
取上下层电池倾斜角度为3.5度，两排电池的距离为30mm；极限工况最大温差为9.5 ℃;变工况的温差为 14.3℃
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 20 Surpassing customer’s expectation
镍片 电池支架
2021/4/11
Contemporary Amperex Technology Limited 13 Surpassing customer’s expectation
栓接与焊接
接触电阻：对导体间呈现的电阻称为接触电阻。
1) 集中电阻 电流通过实际接触面时，由于电流线收缩（或称集中）显示出来的电阻。 2) 膜层电阻 由于接触表面膜层及其他污染物所构成的膜层电阻。
软包动力电芯成组
丰田Leaf
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 4 Surpassing customer’s expectation
软包动力电芯成组
2021/4/11
CATL Confidential
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 17 Surpassing customer’s expectation
电池热管理系统研究的意义及现状
动力电池的成本、性能、寿命在很大程度上决定了HEV的成本和可靠性； 电池的温度和温度场的均匀性对蓄电池的性能和寿命有很大的影响。 因此：进行电池散热结构的优化设计与散热性能的预测，对提高混合动力 汽车及动力电池的成熟度和可靠性具有重要的现实意义。
超声波金属焊接优点：
1）、焊接材料不熔融，不脆弱金属特性。 2）、焊接后导电性好，电阻系数极低或近乎零。 3）、对焊接金属表面要求低，氧化或电镀均可焊接。 4）、焊接时间短，不需任何助焊剂、气体、焊料。 5）、焊接无火花，环保安全。
适用产品
1）、镍氢电池镍氢电池镍网与镍片互熔与镍片互熔。 2）、锂电池、聚合物电池铜箔与镍片互熔，铝箔与铝片互熔。 3）、电线互熔，偏结成一条与多条互熔。 4）、电线与各种电子元件、接点、连接器互熔。 5）、各种家电用品、汽车用品的大型散热座、热交换鳍片、蜂巢心的互熔。 6）、电磁开关、无熔丝开关等大电流接点，异种金属片的互熔。 7）、金属管的封尾、切断可水、气密。
电池热管理
A样电池包优化方案一（改变倾斜角度和电池的间距）
2021/4/11
24个 电 池 模 块 的 温 度 （ K)
370 360 350 340 330 320 310 300
0
第 1-24组 电 池 温 升 情 况 第 21组 电 池
第 11组 电 池
100
200
300
400
500
600
软包电芯
CATL Confidential
圆柱电芯
Contemporary Amperex Technology Limited 2 Surpassing customer’s expectation
方形动力电芯成组
2021/4/11
宝马I3
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 3 Surpassing customer’s expectation
Contemporary Amperex Technology Limited 8 Surpassing customer’s expectation
电池箱2
依维柯A42
2021/4/11
CATL Confidential
Contemporary Amperex Technology Limited 9 Surpassing customer’s expectation