目前，由于不同制造商的產品規(guī)格和應用場景不同，鋰離子電池組尺寸沒有標準。電池組通常由沖壓不銹鋼或鋁、鑄鋁、玻璃纖維、聚合物或某些復合材料制成。

本文將詳細介紹各種鋰離子電池組的方法和一些常用的電池組標準。讀完這篇文章后，您將對鋰離子電池的這一方面有一個新的理解。

金屬包裝

電池組使用多種材料。用于電池模塊內部和外殼的塑料、不銹鋼、鋁、玻璃纖維和復合材料。在大多數(shù)情況下，儲能系統(tǒng)是這種組合。

不銹鋼外殼和鋁外殼

不銹鋼相對便宜，機械強度高，但不銹鋼外殼通常很重，需要焊工或配件來增加強度。這些添加增加了過程的時間，并增加了成本。

目前，鋰離子電池公司正試圖開發(fā)機械強度高、重量輕的不銹鋼外殼，以與輕質鋁競爭。Nanostel公司就是其中之一，提供與鋁重量相似但機械強度更高的先進不銹鋼。

鋁殼是通過沖壓或鑄造制成的。鋁重量輕，但需要相對較大的厚度才能滿足機械財產，特別是對于沖壓制備的鋁殼。通過高壓壓鑄（HPDC）制備的鋁殼具有最佳的機械強度、孔隙率和重量，但需要昂貴的工具。

 

 

砂型鑄造相對便宜，但生產的一些成品質量較差，需要額外的工藝步驟來完善。

石膏鑄造是一種廉價的工藝，產品的表面平整度與高壓鑄造相當。然而，石膏鑄造產品在孔隙率方面控制不佳，通常存在缺陷。石膏鑄件的生產時間相對較短，因此經(jīng)常用于快速成型。

高壓壓鑄（HPDC）可以在鑄造過程中結合其他特性，例如安裝特定的空氣通道，結合材料支撐結構等。這些額外的財產使得鋁外殼在許多鋰離子電池組和系統(tǒng)中非常有用。

 

涂層

如果電池系統(tǒng)基于多種金屬材料，請考慮是否涂覆表面。涂層和涂層類型有很多原因。涂層的主要原因之一是防止與地面或電子設備和電池接觸時發(fā)生短路；

換言之，涂層作為電池組的屏障，該功能適用于各種材料。最常用的涂層技術是用粘性膜直接粘貼到表面上，粘性膜只有一側，可以直接粘貼到金屬表面上，以滿足一定的隔離效果。

第二種涂覆方法是液體和粉末涂覆。這兩種涂層都提供環(huán)境保護而不是隔離。

 

評估金屬的機械強度

對于金屬外殼，必須在電池組設計期間評估金屬的機械強度。鑄造金屬殼體時，通常需要通過螺母加固、焊接或涂層來加強殼體結構。可以通過有限元分析和沖擊和振動模擬來確定強化程度。

 

 

當心不相容的金屬

必須小心使用不相容的金屬，否則會導致意外的化學反應（如電偶腐蝕）。這對于電化學系統(tǒng)的長期運行很重要，因為系統(tǒng)在金屬腐蝕過程中會產生部分電荷，這會損害電池組的長期穩(wěn)定性。

 

復合封裝

塑料和聚合物包裝

一些小型電池組也使用塑料包裝。如果不需要電池的結構，電池組很可能會用聚合物膜進行外部包裝。例如，一些混合動力和啟動/停止車輛電池只需要密封以保護鋰離子電池單元，并且外殼的機械要求較低。

更大的電池不僅使用更多的聚合物，還可能使用補充金屬基質的化合物。例如，通用汽車的雪佛蘭Volt使用乙烯基酯樹脂（一種玻璃纖維）作為包裝外殼，該樹脂含有納米粘土和40%的玻璃纖維。換言之，雪佛蘭Volt使用乙烯基酯樹脂包裝電池。

Volt使用柔性鋰離子電池單元和源自BASF尼龍和1503-2F NAT的聚合物，含有33%的玻璃纖維和水解穩(wěn)定劑，作為端部和芯部隔板。

聚合物也常用于互連電路板?；ミB電路板通常包括電池組裝點、溫度和電壓控制線束、電子監(jiān)控回路、電池機械支撐和電池通風管。

由于其多功能性，超模壓制塑料板將具有一些鎳或銅包層母線。普通的Volt電路板使用聚酰胺作為底座和外殼的連接器，35%的玻璃纖維聚酰胺作為控制電路板。

 

聚合物的阻燃性

還需要考慮電池系統(tǒng)中聚合物的阻燃性。根據(jù)UL-94標準，阻燃性包括垂直方向和水平方向。在垂直方向上，阻燃率范圍為VO-V2，也有一些水平阻燃率標準。

首先，確保所使用的聚合物不易燃燒，以便在鋰離子電池芯的熱失控時更容易控制熱失控的蔓延。如果聚合物阻燃率為Vo，電池熱失控對聚合物的初始影響很小，因此更容易控制電池故障。

 

電池組標準

電池組必須考慮電池應用條件和安裝位置。在實際應用中，所有電池系統(tǒng)都需要滿足IEC IP規(guī)定的保護標準。對于電力系統(tǒng)電池，需要滿足液體和灰塵隔離（IP6K9）。符合IEC標準的IP等級為1EC60529。

電池組的要求首先必須能夠防止灰塵和物理侵入，換句話說，不允許灰塵進入電池內部，并防止物體（如手指）進入電池內部。

其次，電池需要具有良好的隔離液體的能力，例如電池不僅可以耐受液體滴落在電池上，而且可以完全浸入液體中或進行無故障噴水。對于電動汽車電池系統(tǒng)，需要密封以防止液體和灰塵進入電池組。

包裝等級必須符合NEMA標準。NEMA為固定儲能系統(tǒng)和電網(wǎng)系統(tǒng)中經(jīng)常使用的室內和室外電氣設備制定了一系列標準。許多鋰離子電池制造商可以生產標準化的NEMA包裝材料。

對于一些小型儲能系統(tǒng)，符合NEMA標準的電池組材料是現(xiàn)成的。NEMA和IEC IP標準相似，但NEMA等級要求和保護范圍更廣，包括機械損壞、爆炸風險、潮濕、腐蝕性氣體、真菌、鳥類和動物以及其他特殊條件保護；IECIP僅保護灰塵和液體。

有許多制造商生產符合NEMA標準的外殼。對于較小的儲能設備，市場上已經(jīng)有了外殼。