ประเด็นสำคัญ:
- การผลิตชุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบกำหนดเองต้องใช้วิศวกรรมที่แม่นยำการควบคุมคุณภาพและมาตรฐานความปลอดภัย กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการรวบรวมข้อกำหนดการเลือกเซลล์วิศวกรรมพร้อมกันการสร้างต้นแบบการรับรองการวางแผนการผลิตและการสนับสนุนวงจรชีวิต
การพัฒนา โซลูชั่นแบตเตอรี่ที่กำหนดเอง ต้องการความเชี่ยวชาญอย่างกว้างขวางในด้านวิศวกรรมไฟฟ้าเครื่องกลและคุณภาพ ในขณะที่แพ็คลิเธียมนอกชั้นวางอาจไม่ตรงกับพลังงานความต้องการพลังงานขนาดหรือฟังก์ชั่นเฉพาะของแอปพลิเคชัน แต่แพ็คแบบกำหนดเองที่สร้างขึ้นตามข้อกำหนดเฉพาะให้โซลูชันที่ดีที่สุด
อย่างไรก็ตามกระบวนการในการออกแบบการรับรองและการผลิตแพ็คลิเธียมไอออนพิเศษนั้นแตกต่างจากตัวเลือกมาตรฐานอย่างมาก ในเนื้อหาต่อไปนี้เราจะสำรวจแต่ละขั้นตอนการผลิตในระดับเทคนิครวมถึง:
- การควบคุมกระบวนการที่สำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าสอดคล้องกัน
- เทคนิคในการเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดภายในข้อ จำกัด
- วิธีการตรวจสอบคุณภาพและความน่าเชื่อถือของแพ็ค
- โปรโตคอลความปลอดภัยเมื่อต้องรับมือกับเซลล์ลิเธียมไอออน
- กฎระเบียบของอุตสาหกรรมที่ควบคุมการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม
มาตรวจสอบว่าทีมวิศวกรรมผู้เชี่ยวชาญของเราเข้าใกล้การสร้างแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบกำหนดเองที่กำหนดเองสำหรับแอพพลิเคชั่นที่ต้องการมากที่สุด
ขั้นตอนสำคัญในการผลิตแพ็คแบบกำหนดเอง
ขั้นตอนสำคัญของเราในการพัฒนาและผลิตชุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่กำหนดเอง ได้แก่ :
- การรวบรวมและออกแบบข้อกำหนดเบื้องต้น
- การเลือกเซลล์ในเชิงลึกและการจัดหา
- วิศวกรรมไฟฟ้าและเครื่องกล
- การตรวจสอบการออกแบบต้นแบบ
- การทดสอบความปลอดภัยและการรับรอง
- การวางแผนการผลิตและการพัฒนากระบวนการ
- การผลิตเซลล์ด้วยการควบคุมกระบวนการที่เข้มงวด
- ติดตั้งชุดประกอบแบตเตอรี่ที่แม่นยำและระบบอัตโนมัติ
- การตรวจสอบคุณภาพอย่างเข้มงวดตลอดการผลิต
- การสนับสนุนการติดตั้งและการตรวจสอบอายุการใช้งานแพ็ค
ต่อไปเราจะสำรวจรายละเอียดแต่ละเฟสรวมถึงการพิจารณาทางเทคนิคที่ไม่ซ้ำกันกับการผลิตโซลูชั่นแบตเตอรี่ที่กำหนดเอง
การกำหนดข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์
การจับความต้องการแบตเตอรี่ลิเธียมแบบกำหนดเองอย่างละเอียดในเอกสารข้อกำหนดผลิตภัณฑ์ (PRD) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับทีมวิศวกรรมในการออกแบบโซลูชันที่เหมาะสมที่สุด พารามิเตอร์สำคัญที่ต้องกำหนดรวมถึง:
เกี่ยวกับไฟฟ้า
- กำลังการผลิตที่ต้องการความหนาแน่นของพลังงานและ แรงดันไฟฟ้า
- กระแสสูงสุดและพลังงานสำหรับโหลดสูงสุด
- กำหนดเป้าหมายความต้านทานภายในและการต่อต้าน
- ช่วงอุณหภูมิการทำงานและความต้องการการกระจายความร้อน
- ลักษณะการชาร์จ – กระแสคงที่หลายขั้นตอน ฯลฯ
เกี่ยวกับกลไก
- ข้อ จำกัด น้ำหนักและขนาด
- จุดติดตั้งเฟรมและการฝึกปรือ
- การเลือกวัสดุที่แนบมา
- ความต้องการการปิดผนึกสิ่งแวดล้อมและการจัดอันดับการป้องกันการเข้า (IP)
- การสั่นสะเทือนความต้องการความต้านทานต่อการบดขยี้
เกี่ยวกับการทำงาน
- อายุการใช้งานโดยประมาณและอายุการใช้งานตามปฏิทินที่ DOD ที่กำหนดไว้
- ขีด จำกัด อัตราการสูญเสียตนเองที่ไม่ได้ใช้งาน
- อินเทอร์เฟซการสื่อสารที่จำเป็นและการบันทึกข้อมูล
- เซ็นเซอร์หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพิ่มเติมใด ๆ
คุณภาพ & โปรแกรม
- อัตราข้อบกพร่องเป้าหมายและข้อผิดพลาด
- การรับรองบังคับเช่น UL 1642 หรือ และ 38.3
- ข้อ จำกัด ด้านงบประมาณและเพดานต้นทุน
- กำหนดเวลาความคาดหวังและเหตุการณ์สำคัญ
การรวบรวมข้อกำหนดอย่างระมัดระวังช่วยป้องกันการเปลี่ยนแปลงการออกแบบระยะสุดท้าย
การเลือกเซลล์ลิเธียมไอออนประสิทธิภาพสูง
รากฐานของชุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบกำหนดเองใด ๆ อยู่ในการเลือกเซลล์ในตัว การเลือกเซลล์ของเราสำหรับแพ็คที่กำหนดเองเกี่ยวข้องกับ:
- การพิจารณาเคมีของเซลล์ลิเธียมไอออนที่ดีที่สุด-โคบอลต์แมงกานีสนิกเกิล (NMC), ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (แอลเอฟพี) ฯลฯ
- การประเมินรูปแบบเซลล์ที่มีอยู่ - ทรงกระบอกกระเป๋าหรือปริซึม
- การตรวจสอบความสามารถของเซลล์บันทึกคุณภาพและกำลังการผลิต
- การจัดหาตัวอย่างเซลล์ทรงกระบอกและลามิเนตจากผู้ขายสำหรับการทดสอบแบบตัวต่อตัวหากจำเป็น
- เปรียบเทียบมาตรฐานประสิทธิภาพของเซลล์ – ความหนาแน่นของพลังงานพลังเฉพาะอายุการใช้งานวงจรความปลอดภัย
- สรุปการเพิ่มประสิทธิภาพการค้าที่สำคัญของเซลล์ – ค่าใช้จ่าย, การส่งมอบพลังงาน, อายุการใช้งาน, ฟอร์มแฟคเตอร์
ความก้าวหน้าของเซลล์ลิเธียมไอออนยังคงขยายขอบเขตประสิทธิภาพทุกปี การใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีเซลล์ที่ทันสมัยเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเพิ่มขีดความสามารถของแพ็คที่กำหนดเองให้ได้มากที่สุด
วิศวกรรมไฟฟ้าและเครื่องกล
จำเป็นต้องมีวิศวกรรมไฟฟ้าและเครื่องกลพร้อมกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบแพ็คที่กำหนดเองภายในข้อ จำกัด
วิศวกรรมไฟฟ้า
- การออกแบบรูปทรงเรขาคณิตและวิธีการเชื่อมต่อเพื่อให้ได้ความสามารถในปัจจุบันที่ต้องการและลดความต้านทาน
- สายไฟสายไฟการกำหนดเส้นทางเพื่อให้สามารถผลิตและให้บริการได้
- การปรับขนาดฟิวส์และการถ่ายทอดแบตเตอรี่เพื่อให้การป้องกันข้อผิดพลาดขึ้นเพื่อบรรจุกระแสสูงสุด
- ตำแหน่งเทอร์มิสเตอร์และปริมาณสำหรับการตรวจสอบอุณหภูมิที่ละเอียด
- การเพิ่มประสิทธิภาพเซ็นเซอร์และอินเทอร์เฟซการสื่อสารกับอุปกรณ์ต่อพ่วงที่ต้องการ
วิศวกรรมเครื่องกล
- การเลือกวัสดุที่แนบมาค่าใช้จ่ายความสมดุลความแข็งแรงน้ำหนักและความสามารถในการผลิต
- ภายใน ส่วนประกอบ ระยะห่างที่อนุญาตให้ไหลเวียนของอากาศเพียงพอสำหรับการจัดการความร้อน
- จุดติดตั้งเฟรมการจัดฟันสำหรับความแข็งแกร่งของโครงสร้างที่ต้องการ
- ตัวยึดเซลล์, สายรัดและการออกแบบตัวยึดป้องกันความเสียหายจากแรงกระแทกหรือการสั่นสะเทือน
- วิธีการเชื่อมต่อโครงข่าย - การเชื่อม, การบัดกรี, การยึดด้วยกลไก
- การสร้างแบบจำลองความร้อนเพื่อพัฒนาช่องระบายความร้อนตัวกระจายความร้อนและฉนวนกันความร้อน
การแต่งงานของวิศวกรรมไฟฟ้าและเครื่องกลเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงการแลกเปลี่ยนที่ดีที่สุดในการออกแบบแบตเตอรี่ที่กำหนดเอง
การตรวจสอบการออกแบบผ่านการสร้างต้นแบบ
การสร้างและประเมินต้นแบบการออกแบบหลายแบบเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมที่กำหนดเอง การสร้างต้นแบบอนุญาต:
- การทดสอบรูปแบบกลไกและพอดีโดยใช้สิ่งที่พิมพ์ออกมา 3 มิติ
- การยืนยันประสิทธิภาพไฟฟ้าตรงตามข้อกำหนด
- การตรวจสอบการจัดการความร้อนรักษาอุณหภูมิของเซลล์
- การปรับตำแหน่งเซ็นเซอร์ BMS การควบคุมและอัลกอริทึม
- ความต้านทานการสั่นสะเทือนที่มีคุณสมบัติเหมาะสมกับการทดสอบตาราง Shaker
- ตรวจสอบความปลอดภัยในการออกแบบผ่านโหมดความล้มเหลวและการวิเคราะห์ผล
- การปรับปรุงความสามารถในการผลิตตามการประเมินผลประกอบการ
การสร้างต้นแบบซ้ำจะเปิดข้อบกพร่องที่ไม่ชัดเจนในระหว่างวิศวกรรมที่ใช้คอมพิวเตอร์ช่วย
ใบรับรองความปลอดภัยบังคับ
การได้รับการรับรองความปลอดภัยและกฎระเบียบจะตรวจสอบการปฏิบัติตามแพ็ค:
- UL 1642-การรับรองที่สำคัญสำหรับความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจากห้องปฏิบัติการผู้จัดการการจัดจำหน่าย
- IEC 62133 - ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยมาตรฐานระหว่างประเทศสำหรับเซลล์ทุติยภูมิที่ปิดผนึกแบบพกพา
- และ 38.3 - วิธีการทดสอบของสหประชาชาติสำหรับการขนส่งแบตเตอรี่ลิเธียมอย่างปลอดภัย
- การทำเครื่องหมาย CE - ยืนยันความสอดคล้องกับสุขภาพความปลอดภัยและมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมของยุโรป
- FCC - ตรวจสอบความเข้ากันได้ของแม่เหล็กไฟฟ้าและขีด จำกัด การรบกวน
- rohs - ข้อ จำกัด ของสหภาพยุโรปของคำสั่งสารอันตราย
การทดสอบดำเนินการโดยห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรองซึ่งออกการรับรองอย่างเป็นทางการหลังจากได้รับการรับรอง
การวางแผนการผลิตและการปรับแต่งกระบวนการ
การวางแผนส่วนหน้าอย่างพิถีพิถันป้องกันข้อผิดพลาดที่ไม่ได้ใช้ในระหว่างการผลิต:
- การสร้างค่าใช้จ่ายที่ครอบคลุมของวัสดุที่ระบุผู้ขายและชิ้นส่วนที่ได้รับอนุมัติ
- การออกแบบการติดตั้งแอสเซมบลี, อุปกรณ์จับยึดและเครื่องมือสำหรับการผลิตข้อผิดพลาด
- การกำหนดสถานีทดสอบอัตโนมัติและด้วยตนเองที่จำเป็นสำหรับการควบคุมกระบวนการ
- การพัฒนาชุดประกอบผู้ประกอบการโดยละเอียดและคำแนะนำการทดสอบ
- การวิเคราะห์เว็บไซต์การผลิตสำหรับพื้นที่พลังงานสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย
- การวางแผนโลจิสติกส์ซัพพลายเชนสำหรับส่วนประกอบและสินค้าคงคลังเซลล์
- การสรรหาและฝึกอบรมการผลิตเซลล์ที่มีความสามารถและช่างประกอบแพ็ค
- การจัดตั้งกระบวนการทางสถิติควบคุมการติดตามตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่สำคัญ
การวางแผนกระบวนการที่รอบคอบแปลว่าผลลัพธ์ที่มีคุณภาพ
ขั้นตอนการควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวด
คุณภาพที่สอดคล้องกันได้รับการตรวจสอบผ่านการตรวจสอบก่อนระหว่างและหลังการผลิต:
การควบคุมคุณภาพที่เข้ามา (IQC) - ทำให้มั่นใจได้ว่าวัตถุดิบและส่วนประกอบตรงตามข้อกำหนด
- ตรวจสอบเซลล์ลิเธียมไอออนที่เข้ามา-การตรวจสอบความสามารถ, โปรไฟล์แรงดันไฟฟ้าและการให้เกรด
- การตรวจสอบแผ่น, ฟอยล์, ตัวแยกก่อนการผลิตเซลล์
- ทดสอบล็อตวงจรพิมพ์สำหรับข้อบกพร่อง
- ตรวจสอบความถูกต้องของชิ้นส่วนแพ็คเช่นตัวเรือนและตัวเชื่อมต่อ
การควบคุมคุณภาพในกระบวนการ (IPQC)-รักษาความสามารถและความเสถียรของกระบวนการ
- การควบคุมกระบวนการทางสถิติ (SPC) การติดตามพารามิเตอร์ที่สำคัญ
- จำนวนข้อบกพร่องอัตราการสุ่มตัวอย่างและการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง
- การตรวจสอบเซลล์และแพ็คในแต่ละขั้นตอนการประกอบ
- การตรวจสอบกระบวนการตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการปฏิบัติตามขั้นตอน
การควบคุมคุณภาพผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย (FPQC) - ยืนยันคุณภาพแพ็คก่อนการจัดส่ง
- การตรวจสอบมิติกับภาพวาด
- การทดสอบความจุแพ็คความต้านทานภายในและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น
- การตรวจสอบ X-ray ของการเชื่อมต่อภายใน
- ตรวจสอบการก่อสร้างตรงตามการออกแบบ – เทอร์มอลส์การฝึกปรือ ฯลฯ
- เรียกใช้การทดสอบการทำงานภายใต้โหลดเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพ
การควบคุมคุณภาพที่แข็งแกร่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการสร้างกระบวนการทำซ้ำกระบวนการและกำจัดข้อบกพร่อง
การผลิตเซลล์ลิเธียมไอออน
ผลิตเซลล์ปริซึมหรือกระเป๋าลิเธียมไอออนที่มีความสอดคล้องที่จำเป็นสำหรับ ชุดประกอบ อาณัติสภาพแวดล้อมและกระบวนการที่ควบคุมอย่างเข้มงวด ขั้นตอนการผลิตเซลล์รวมถึง:
- การผสม – การกำหนดแคโทดและขั้วบวกด้วยการควบคุมองค์ประกอบที่เข้มงวด
- การเคลือบ - การเคลือบอิเล็กโทรดอย่างสม่ำเสมอกับฟอยล์คอลเลคเตอร์ปัจจุบัน
- ปฏิทิน - การปรับความหนาของการเคลือบอิเล็กโทรดอย่างแม่นยำ
- การหั่น – การตัดแผ่นอิเล็กโทรดเป็นความกว้างเฉพาะ
- ขดลวด/การสแต็ค - ขั้วทรงกระบอกหรือขั้วไฟฟ้าชั้นที่คดเคี้ยวพร้อมตัวคั่น
- การเชื่อมแท็บ - ขั้วเซลล์เชื่อมตามขอบอิเล็กโทรด
- ไส้อิเล็กโทรไลต์ - อิเล็กโทรไลต์ของเหลวในการฉีดเข้าสู่เซลล์
- การก่อตัว-วัฏจักรการเปิดใช้งานประจุไฟฟ้าเริ่มต้น
- ริ้วรอย-การทำลายและทำให้เซลล์มีเสถียรภาพก่อนการทดสอบ
- การให้คะแนน - การจัดกลุ่มเซลล์เป็นถังขยะโดยความสามารถที่ทดสอบความต้านทานและโปรไฟล์แรงดันไฟฟ้า
การรักษาความสามารถของกระบวนการให้ความสำคัญของเซลล์ที่สำคัญสำหรับการประกอบแพ็ค การแปรผันของเซลล์ขนาดเล็กผสมเมื่อคูณด้วยพันในแพ็ค
กระบวนการประกอบชุดแบตเตอรี่
การประกอบเซลล์และส่วนประกอบลงในชุดแบตเตอรี่ที่ทนทานต้องมีการก่อสร้างที่พิถีพิถัน:
- การจับคู่เซลล์ตามเกรดสำหรับการเปลี่ยนแปลงน้อยที่สุด
- การเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ระหว่างการเชื่อมหรือยึดด้วยระบบไฟฟ้า
- การรักษาความปลอดภัยของเซลล์ในการติดตั้งที่กำหนดเองในระหว่างการประกอบแพ็ค
- การกำหนดเส้นทางและการรักษาความปลอดภัยสายไฟสายไฟแรงสูง
- การติดตั้งและการเชื่อมต่อความร้อนด้วยพลังอิเล็กทรอนิกส์
- ใช้วัสดุอินเตอร์เฟซความร้อนระหว่างเซลล์
- การแนบบาร์บัสที่มีข้อกำหนดแรงบิดที่แน่นอน
- การบูรณาการส่วนประกอบเข้ากับโลหะหรือพลาสติก
- บอร์ดเคลือบผิวเพื่อการป้องกันสิ่งแวดล้อม
- การประกอบส่วนประกอบที่มีอีพ็อกซี่หรือซิลิโคนเพื่อความแข็งแกร่งของโครงสร้าง
- ตัวยึดการตรวจสอบแรงบิดในระหว่างกระบวนการตรวจสอบความสมบูรณ์ของการประกอบ
แต่ละขั้นตอนการผลิตจะต้องปฏิบัติตามกระบวนการที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดและเกณฑ์การยอมรับเพื่อรับประกันผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่เชื่อถือได้
การพิจารณาการติดตั้งการทำงานและวงจรชีวิต
เมื่อผลิตแล้วแพ็คที่รองรับตลอดอายุการใช้งานจะเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง:
- ให้รายละเอียดแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการติดตั้งเพื่อรวมแพ็คอย่างถูกต้อง
- การบันทึกข้อมูลออนบอร์ดการตรวจสอบการใช้งานธงคำเตือนและรหัสข้อผิดพลาด
- การวิเคราะห์ข้อมูลภาคสนามเพื่อปรับปรุงการออกแบบในอนาคตอย่างต่อเนื่อง
- การจัดส่งการอัปเดตเฟิร์มแวร์เพื่อขยายขีดความสามารถและแก้ไขข้อบกพร่อง
- เสนอบริการซ่อมแซมการปรับสภาพหรือรีไซเคิลสำหรับชุดที่หมดอายุ
- ข้อมูลความปลอดภัยในเชิงรุกเกี่ยวกับการจัดการความเสี่ยงและข้อควรระวังที่เหมาะสม
ความคิดวงจรชีวิตนี้ช่วยเพิ่มระดับการลงทุนของการลงทุนแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่กำหนดเอง
ข้อควรพิจารณาด้านความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
การทำงานกับเซลล์ลิเธียมไอออนและแบตเตอรี่จำเป็นต้องมีโปรโตคอลความปลอดภัยที่เข้มงวดเนื่องจากมีความเสี่ยงต่อการติดไฟหากจัดการอย่างไม่เหมาะสม ข้อควรระวังการผลิตที่สำคัญ ได้แก่ :
- เศษอิเล็กโทรดที่ผ่านมาและเซลล์ที่ใช้ไปในถังทรายก่อนกำจัด
- การลบพื้นที่จัดเก็บลิเธียมที่กำหนดพร้อมตู้เก็บไฟและการปราบปราม
- การบังคับใช้อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลเช่นถุงมือแว่นตาและเสื้อผ้าที่ทนไฟ
- หลีกเลี่ยงการชาร์จเซลล์ใกล้วัสดุไวไฟหรือไอระเหย
- ใช้เครื่องมือที่ไม่ได้รับการปรับแต่งที่ออกแบบมาสำหรับชุดแบตเตอรี่ลิเธียม
- ห้ามเครื่องประดับหรือเสื้อผ้าหลวมใกล้กับเครื่องจักรที่เคลื่อนไหว
- การผลิตเซลล์ฝึกอบรมและพนักงานประกอบแพ็คเกี่ยวกับความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียม
การปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติด้านความปลอดภัยของลิเธียมไอออนอย่างเข้มงวดปกป้องบุคลากรและสิ่งอำนวยความสะดวก
ด้วยการเข้าใกล้การพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนพิเศษเพื่อเป็นความท้าทายทางวิศวกรรมข้ามสายงานที่ต้องการการตรวจสอบอย่างเข้มงวด บริษัท สามารถสร้างแพ็คแบบกำหนดเองได้สำเร็จปลดล็อคความสามารถด้านประสิทธิภาพที่ไม่ซ้ำกัน
บทความที่เกี่ยวข้อง:
