一文看懂電池PACK！

來源：市場資訊

（來源：廣東電池）

常見的PACK一般分為液冷、風冷及自然冷卻三種方式。電芯對溫度比較敏感，最佳的工作溫度一般為15~35℃，溫度的變化使得鋰電池可用容量會有不同程度的衰減，具體參考程度為：-10℃時可用容量為70%，0℃時可用容量為85%，25℃時可用容量為100%。以上三種主要冷卻方式中，自然冷卻方式因散熱慢，效率低，且對電芯溫度難以控制，不滿足當前由大容量電芯組成的儲能系統的散熱要求，因此當前儲能市場上多以液冷PACK路線為主。

在正式了解電池PACK之前，盒子先帶大家認識一下電芯（cell）、電池組（Batteries）和電池包（pack）的概念。

電芯

先介紹一下電芯（cell）：電芯的本質是一種電池單體，它是構成電池的核心部分，是組成電池組（Batteries）和電池包（pack）的最基本的元素，一般能提供的電壓是3V-4V之間。

電芯是一種連接正負電極的密封獨立單元，通常由鋰離子電池、鎳氫電池或鉛酸電池等材料制成。電芯包括一個正極、一個負極和一些隔膜，以保證正極和負極之間沒有直接的電子接觸。

根據外殼的不同，鋰離子電池電芯的封裝主要分為硬殼和軟包兩大類，硬殼封裝的材料主要為鋼殼和鋁殼，根據其內部正負極的排列方式不同，又分為圓柱形和方形，而軟包封裝則主要采用鋁塑膜，隨著封裝技術及工藝的不斷進步，圓柱形、方形、軟包三種封裝方式逐漸形成三足鼎立的格局。

三種封裝方式分別對應著鋰離子電池三種卷繞方式，圓柱形鋰離子電池對應著圓柱形卷繞，方形鋰離子電池對應方形式卷繞，軟包鋰離子電池則對應方形層疊式。

其中，圓柱的優勢在于較高的生產效率/較低生產成本，而圓柱的劣勢則主要包括相對較低的單體電芯能量密度與安全性；軟包型電池則采用鋁塑膜包裝、安全性好、重量較鋼殼和鋁殼電池輕、具有較高的質量比能量、內阻小、循環壽命更長，但是由于型號眾多自動化程度低、生產效率低、成本高、高端鋁塑膜嚴重依賴進口、一致性較差。

電池組

電池組（Batteries）：由多個電芯（cell）集合，構成一個單一的物理模塊，提供更高的電壓和容量（例如，一個電池模塊，使用四個單體串聯提供名義上的12V的電壓，或者多個單體（cell）并聯提供更大的容量）；

電池PACK

電池包（pack）：一般是由多個電池組（Batteries）集合而成的，同時，還配備電池管理系統（BMS）等，也就是電池廠最后提供給用戶的產品。也就是大家經常說的鋰電池。

鋰電池pack工藝是對鋰電池進行包裝、組裝和測試的工藝過程，是鋰電池制造中不可或缺的一環。其重要性在于，通過pack工藝，可以將電芯、保護板、電路等零部件組裝在一起，形成一個完整的鋰電池產品，從而確保鋰電池的安全性、可靠性和性能穩定性。

PACK包括電池組、匯流排、軟連接、保護板、外包裝、輸出（包括連接器），青稞紙、塑膠支架等輔助材料這幾項共同組成PACK。

PACK成組工藝是電池包生產的關鍵性步驟，直接影響著鋰電池的安全性和可靠性。近年來頻繁出現的因為鋰電池起火爆炸傷人的事件很大程度上與電池包（pack）設計的不夠完善相關，不能確保個別單體鋰電池或者發生電池箱體溫度過高等問題的及時處理及預警等。

PACK的要求特點

① 電池組PACK要求電池具有高度的一致性（容量、內阻、電壓、放電曲線、壽命）。

② 電池組PACK的循環壽命低于單只電池的循環壽命。

③ 在限定的條件下使用（包括充電、放電電流，充電方式，溫度等）

④ 鋰電池組PACK成型后電池電壓及容量有很大提高，必須加以保護，對其進行充電均衡、溫度、電壓及過流監測。

⑤ 電池組PACK必須達到設計需要的電壓、容量要求。

PACK的方法

① 串并組成：電池由單體電池通過并串聯而成。并聯增加容量，電壓不變，串聯后電壓倍增，容量不變，如3.6V/10Ah電池由單只N18650/2Ah通過5并組成。先并后串：并聯由于內阻的差異、散熱不均等都會影響并聯后電池循環壽命。但單個電池失效自動退出，除了容量降低，不影響并聯后使用，并聯工藝較嚴格。并聯中某個單位電池短路時，造成并聯電路電流非常大，通常加熔斷保護技術避免。先串后并：根據整組電池容量先進行串聯，如整組容量1/3，最后進行并聯，降低了大容量電池組故障概率。

② 電芯要求：根據自己設計要求選取對應電芯，并聯及串聯的電池要求種類一致、型號一致，容量、內阻、電壓值差異不大于2%。一般情況下，電池通過并聯串聯組合后，容量損失2%—5%，電池數量越多，容量損失越多。不管是軟包裝電池還是圓柱電池，都需要多串組合，如果一致性差，影響電池容量，一組中容量最低 的電池決定整組電池的容量。要求大電流放電性能。電機起步電流是正常工作電流的3 倍，大電流放電才能提高電機動力性能。要求電池散熱良好。電池數量較多，電池箱內部的電池溫升不容易散出來，造成各電池間溫度不均勻，放電特性不一，長久造成電池性能下降。生產工藝水平高。電池要能承受顛簸路面的振動沖擊。對生產工藝尤其是點焊工藝要求高。焊接完畢后進行測試以防虛焊、脫焊。

③ PACK的工藝：電池的PACK通過二種方式實現，一是通過激光焊接或超聲波焊接或脈沖焊接，這是常用的焊接方法，優點是可靠性較好，但不易更換。二是通過彈性金屬片接觸，優點是不需焊接，電池更換容易，缺點是可能導致接觸不良。

電池PACK工藝流程

01 電芯上線及分選

電芯檢測：在儲能電池pack工藝中，首先需要對電芯進行檢測。電芯是儲能電池的核心部件，其性能的好壞會直接影響到儲能電池pack的性能和壽命。因此，電芯檢測是非常關鍵的一步。生產線的首步是對電芯進行嚴格測試，包括電壓、內阻、容量等參數的檢測。合格的電芯會按照性能參數進行分選，確保每個Pack中電芯的一致性。

分選：在將電芯組裝成電池組之前，需要對電芯進行分選，即按照不同的參數對電芯進行分類。這樣可以保證不同的電芯被組合成一組后，其性能相似，以提高電池組的整體性能和壽命。

電芯分選

02 電芯堆疊

經過初步篩選和測試的電芯將被輸送到堆疊工位。在這里，工作人員會對電芯進行排序，并使用隔板和端板進行固定。

電芯堆疊

03 模組上線

堆疊好的電芯模組將被輸送到PACK裝配線上，準備進入下一道工序。對模組進行嚴格地檢查，確保其符合生產要求。

電芯上料

04 焊前CCD尋址

在焊接前會使用CCD系統進行尋址。這一步驟是為了確保電芯的正確排列，為后續的焊接工作提供精確的定位。

電芯極柱定位

05 焊接與檢測

接下來，將進行焊接工作，確保電芯之間的連接牢固可靠。在焊接完成后，還會進行全面的檢測，包括電容、電壓、電流等參數的測試，以確保模組的質量和性能。

電芯焊接

06 保護與安裝

為了保護電芯單體免受過度充電或過度放電的影響，會安裝保護板。同時，將連接器和線纜連接到模組上，以便與其他系統進行連接。

07 模組測試與下線

最后，進行模組的EOL測試，確保模組的質量和性能符合要求。在測試通過后，模組將被下線，準備進入下一道工序或進行包裝和發貨。

EOL測試

電池PACK測試內容

電池pack做完箱體測試后，通常會進行以下幾個步驟：

1. 功能測試：確保電池pack在裝配箱體后的各項功能正常運作。這包括進行電池的充電和放電測試，檢查電池pack的電壓、容量、能量密度等參數是否符合要求。

2. 安全測試：測試電池pack的安全性能，包括短路測試、過電流保護測試、溫度測試等，以確保電池pack在正常使用過程中不會發生火災、爆炸等安全事故。

3. 環境適應性測試：將電池pack放置在不同溫度、濕度、震動等條件下，測試其在各種環境條件下的穩定性和可靠性。

4. 可靠性測試：對電池pack進行長時間的充放電循環測試，以模擬實際使用環境下的壽命和可靠性。

5. 整體性能評估：對上述測試結果進行綜合評估，判斷電池pack是否達到設計要求，并進行必要的調整和改進。

6. 上市前準備：如果電池pack通過了所有的測試和評估，就可以準備進行上市銷售。這包括進行產品認證、準備產品說明書、包裝設計等工作。

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