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動力電池的結(jié)構(gòu)及核心組件
2024-10-16
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動力電池為新能源汽車提供電力驅(qū)動,不僅自重大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其性能表現(xiàn)更是直接關(guān)乎車輛的續(xù)航里程、安全性和動力性,同時也在很大程度上左右著整車的制造成本。本文將帶您詳細(xì)了解動力電池的結(jié)構(gòu)及核心組件,一起來學(xué)習(xí)吧~

圖片△ 動力電池結(jié)構(gòu)

電芯(單體電池 Cell)

電池單體是動力電池的基本單元,通常由正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液組成。

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△ 電芯結(jié)構(gòu)

?正極材料:是電池中儲存能量的主要部分,常見的正極材料有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰(NCM)和鎳鈷鋁酸鋰(NCA)等。這些材料能夠存儲鋰離子,從而產(chǎn)生電流。

?負(fù)極材料:是電池中釋放能量的部件,通常使用碳材料(如石墨)或其他非金屬材料。在鋰離子電池中,負(fù)極材料吸收鋰離子并釋放出來產(chǎn)生電流。常見的負(fù)極材料有天然石墨、人造石墨、硬碳和軟碳等。

正極材料和負(fù)極材料決定了電池的化學(xué)性質(zhì)和能量密度。

?電解液:是電池中傳導(dǎo)離子的介質(zhì),通常由有機(jī)溶劑和電解質(zhì)鹽組成。電解液的作用是在正負(fù)極之間傳遞鋰離子,從而實現(xiàn)電池的能量轉(zhuǎn)換。

?隔膜:用于分隔正負(fù)極材料以防止短路,同時允許鋰離子通過。

電池模組(Module)

電池模組是由多個電芯通過串并聯(lián)的方式組合而成的,串并聯(lián)的目的是為了達(dá)到所需的電壓和電流水平,以滿足不同電動汽車的能源需求(串聯(lián)連接電芯可以增加總電壓,并聯(lián)連接電芯可以增加總?cè)萘浚?/span>

電池模組通常包含一個電池管理系統(tǒng)(BMS),它負(fù)責(zé)監(jiān)控和管理電池的充放電過程,以確保電池的安全性和性能穩(wěn)定。

電池模組還會加入一定的保護(hù)線路板及外殼,用于保護(hù)電芯和BMS,形成能夠直接提供電能的組合體。

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△ 電池模組

電池包(Pack)

電池包是由多個電池模組串聯(lián)組成的組合體,是電動汽車的動力電池總成。電池包還包括電氣連接、冷卻系統(tǒng)、絕緣保護(hù)等部件,以確保電池組的整體性能和安全性。電池包通常還配備有安全保護(hù)措施,如過熱保護(hù)、過電流保護(hù)、短路保護(hù)等。

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△ 電池包結(jié)構(gòu)

電池管理系統(tǒng)(BMS)

BMS負(fù)責(zé)監(jiān)控電池的狀態(tài),包括監(jiān)測電壓、電流、溫度、絕緣電阻、SOC估算、SOH估算等程序。這些程序基于硬件采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和分析,以評估電池的狀態(tài)和健康程度。

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△ 電池BMS系統(tǒng)

其他組件

?電池外殼:保護(hù)內(nèi)部電芯免受外界環(huán)境影響,通常由金屬或塑料制成。

?冷卻系統(tǒng):對于高功率密度的電池系統(tǒng),可能需要額外的冷卻系統(tǒng)來保持電池溫度在合適范圍內(nèi),防止過熱損壞。

?接口和連接器:用于連接電池與其他設(shè)備,如充電器、負(fù)載等。

?安裝組件:如支架、托盤、壓桿、螺栓等,用于固定和連接各個部件。

?輔助元器件:如密封圈、橡膠墊、密封膠、卡扣、扎帶等,用于確保各個部件的密封性和連接性。

綜上所述,動力電池的組成涉及電芯、電池模組與電池包、電池管理系統(tǒng)以及其他輔助組件等多個方面。這些組件共同協(xié)作,使得動力電池能夠穩(wěn)定可靠地為電動汽車提供動力支持。

同時,動力電池的設(shè)計和制造需要滿足高安全性、高能量密度、長循環(huán)壽命和低成本等多方面的要求。隨著技術(shù)的發(fā)展,動力電池的組成和設(shè)計也在不斷優(yōu)化,以適應(yīng)新能源汽車市場的需求

 
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