锂离子电池pack工序知识详解

1、PACK组成：

PACK包括电池组、保护板、外包装或外壳、输出（包括连接器），钥匙开关，电量指示，及EVA、青稞纸、塑胶支架等辅助材料这几项共同组成PACK。PACK的外特性由应用决定。PACK的种类很多。

2、各材料用途：见下表

序号

材料名称

用途

备注

1

锂离子电池

供应能量。PACK的核心部件放电时化学能转化成电能，充电时电能转化成化学能。主材料之一。

多种类，多型号，必配

2

保护板

保护电池工作于安全环境下，是PACK重要的必备部件。主材料之一。

按使用要求配备，必配

3

外壳

锂离子电池组的包装载体。保护电池免受外力和美观，便于安装于电池应用设备上。主材料之一。

多样式，由客户决定

4

钥匙开关

电池输出开关。电池车电池配备。

非必配件

5

电量指示

指示电池剩余能量，分电压指示方式和积分计算指示方式。

非必配件

6

青稞纸

隔离与绝缘。隔离开电池与其它部件。

7

EVA

隔离与减震。或做填充以固定电池位置。

8

支架

对电池定形。使电池按一定顺序排列并方便散热。

开模具

9

高温胶带

隔离与绝缘。隔离开要隔离的部件。

非必备件

10

镍带

完成电池的并、串联。通过电流。

必备

11

导线

连接电池输出。

必备

12

输出连接器

电池输出接口，实现与使用端的匹配连接。

非必备件

13

标签

显示电池组参数及使用注意事项。

非必备件

14

PVC

电池外包装。热缩塑形。

非必备件

15

转接电路板

实现电池定位，串联及并联组合。

非必备件

16

保险管

过流保护，防止异常大电流损坏器件

非必备件

3、PACK的特点

有完整的功能，可直接应用。

种类的多样性。同一应用需求有多种PACK能实现。

电池组PACK要求电池具有高度的一致性（容量，内阻，电压，放电曲线，寿命）。

电池组PACK的循环寿命低于单只电池的循环寿命。

在限定的条件下使用（包括充电、放电电流，充电方式，温度、湿度条件，振动情况，受力程度等）

锂离子电池组PACK保护板要求有充电均衡功能。

高电压、大电流电池组PACK（如电动汽车电池、储能系统）要求配备电池管理系统（BMS）、CAN、RS485等通迅总线。

电池组PACK对充电器的要求较高，有些要求和BMS实现通迅，目的是使每只电池正常工作、完全发挥出电池储存的能量，并保证使用安全、可靠。

4、PACK的设计

充分了解使用要求，如应用环境（温度、湿度、振动、盐雾等）、使用时间、充电、放电方式和电参数，输出方式，寿命要求等。

按使用要求选择合格的电池和保护电路板，

满足尺寸、重量的要求。

包装可靠，满足要求。

生产工艺简洁化。

方法最优化。

成本最低化。

检测易实现。

5、使用注意事项

不可投入火中或接近热源使用。

不可用金属将输出正负极直接连在一起。

不可超出电池温度范围使用。

不可用力挤压电池。

用专用充电器或按正确的方法充电。

电池搁置时请每三个月补充电一次。并按储存温度放置。

二、重要部件介绍

1、电池组

组成：电池由单体电池通过并串联而成。并联新增容量，电压不变，串联后电压倍增，容量不变，如3.6V/10Ah电池由单只N18650/2Ah通过5并组成，36V/2Ah电池可由单只N18650/2Ah通过10串组成，36V/10Ah电池由单只N18650/2Ah通过5并10串组成。

组合要求：并联及串联的电池要求种类一致、型号一致，容量、内阻、电压值差异不大于2%。本质是电池充电放电曲线的一致（动态一致性）。但很难做到，一般情况下，电池通过并联串联组合后，容量损失2%~5%，电池数量越多，容量损失越多。

组合的实现：电池的组合通过二种方式实现，一是通过镍带点焊或激光焊接或超声波焊接，这是常用手段，优点是可靠性较好，但不易更换。二是通过弹性金属片接触，优点是不要焊接，电池更换相对容易，缺点是可能导致接触不良。

要求：电池组要符合用户使用时的工作时间要求、环境要求、振动要求、充电要求，寿命要求等。电池组不可单独使用（过充电、过放电、过电流均会损伤电池。）要配备专用保护板方可使用。

2、保护板

组成：保护板由保护IC，MOSFET，晶体管，电阻及电容和PCB及散热器件等组成。

用途：保护电池工作于正常状态下。防止电池因过充电、过放电、短路等引起的电池失效及发生冒烟、起火、爆炸而出现的危险。

具体功能：

A、过充电保护，不同体系的电池的过充电保护电压不同，一般情况下，磷酸铁锂的过充电保护3.65V~3.85V，钴酸锂、锰酸锂，三元材料锂离子电池过充电保护电压为4.2V~4.35V。

B、过放电保护，磷酸铁锂的过放电保护电压2~2.5V，其它三种锂离子电池为2.3V~2.9V。

C、短路保护。由IC和MOSFET的参数决定。不同IC和MOSFET的短路保护值不同。

D、过充电保护恢复电压。IC都有此功能，一般恢复电压低于保护电压0.1~0.2V。

E、过放电保护恢复电压。有些IC无此功能。过放电后要通过充电来恢复。

F、短路保护延迟时间。一般十几毫秒。

G、均衡功能。有些应用要均衡功能。因电池放电电流较大，均衡不易实现，目前多为充电均衡，均衡的目的是保证每只电池都能充满电，延长使用寿命，最大限度的发挥电池的用途。

保护板的使用：

A、保护板靠近电池连接，锂离子电池不可脱离保护板单独使用。

B、注意保护板与电池间做有效的隔离，起绝缘和隔热用途。

C、多节保护板与电池安装连接时，按照先低电平后高电平的顺序连接。即先连接B-，然后B1、B2......B9,最后B+。见下图。拆下保护板时，与安装顺序相反。

保护板的设计

作为一名合格的研发工程师，设计一款产品要实现最优化。即具有最高的性价比。保护板的设计要考虑如下几点：

A、设计要保证可靠性、工作稳定性。过流参数保留有至少30%的技术余量。

B、设计的产品要便于测试。

C、设计要便于生产和调试。工艺上要简化。

D、产品要便于安装。

E、设计要满足尺寸的要求。

F、设计要方便采购器件。使用器件不能太特殊。

G、设计要考虑成本。

H、设计要充分考虑散热及散热器件的放置。

I、设计要考虑环保要求。