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科普丨如何设计锂电池PACK?

日期:2025-09-18    来源:能课堂

国际储能网

2025
09/18
08:42
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关键词: 锂电池 储能电池 电化学储能

什么是锂电池PACK?

1.电芯(Cell):最小的化学储电单元,只分正负极。

2.模组(Module):把电芯串并联后加支架、采集线,可维修。

3.PACK:模组再叠加BMS、母排、接口、外壳,形成“即插即用”的能量块。

电芯=面粉,模组=面团,PACK=可直接上桌的切片面包。

PACK尺寸进化史

2012:VDA模组,长度355mm,成组效率55%;

2016:MEB590,长度590mm,效率65%;

2020:CTP3.0,无模组,效率70%;

2024:CTC/CTB,电池即底盘,CTB体积利用率约73%,接近75%,但维修需整体吊出,保险费用上涨8%。

PACK产线

1.分选:电芯静态搁置24h后测OCV(开路电压),压差≤2mV方可同档配组;

2.串并:激光焊接把铝极柱与镍片熔成一体,焊缝拉拔力≥200 N,低于此值易形成“微裂纹”,1000次循环后裂纹扩展→内阻翻倍;

3.采样:阻值尽量<15mΩ,超长线路加粗至0.5mm²,温感NTC10kΩ±1%,线序错一颗,BMS即报“采样掉线”;

4.老化:45℃、0.5C充放2循环,挑出早期失效单元,行业俗称“burn-in”,良率目标≥99.5%。

PACK设计公开案例

①宁德时代“麒麟电池”PACK:体积利用率72%,底部液冷板与箱体一体,极柱倒置,10-80%SOC约10min,2023-03上市。

②比亚迪刀片电池PACK:电芯即模组,无横梁,120Ah磷酸铁锂直接排布成包,整包针刺后表面温度<60℃。

③特斯拉4680CTCPACK:圆柱电芯4680与车身地板共用,结构胶+泡沫填充,长续航版约82kWh,电芯为4680。

BMS:

功能链:采集→均衡→保护→通信。

均衡电流:被动式50-100mA,主动均衡0.5-1A,可并联至2A;铁锂差异小,50mA够用;三元高镍压差>10mV就要上主动均衡,否则循环掉8%。

通信:乘用车用CAN-FD2Mbit/s;储能柜多用RS-485+Modbus,距离>100m要加120Ω终端电阻,否则波形反射报“CRC错误”。

热管理设计:

导热路径:电芯→极柱→铝排→液冷板,每层热阻<0.2K/W;

液冷流速:0.3-0.4m/s即可把电池温差控制在5℃以内,再快只会增加泵耗;

保温:北方储能柜冬季-20℃启动,PACK底部加1cm气凝胶,加热功耗降30%。

安全系统

1.机械:侧碰≥10g时,保险丝+SBR(可断开母排)2ms切断高压;

2.电气:主正主负双继电器,粘连检测用“电感脉冲法”,避免假粘连;

3.热失控:单芯触发热失控,高温气体经铝排背面“排气槽”定向释放,不波及邻芯。

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