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 Automatic Battery Pack Assembly Line For ESS

バッテリーパック組立工程シリーズ2 - モジュールの積層と押し出し

May 21 , 2025
バッテリーパック組立工程シリーズ2 - モジュールの積層と押し出し

1. モジュールスタッキングの主要ステップ
モジュール組立とは、複数のセルを所定の設計と構造に従って組み合わせ、特定の機能と性能を備えたバッテリーモジュールを形成するプロセスです。このプロセスでは、セルを様々な接続方法(溶接、機械的固定など)でしっかりと一体化し、さらにヒートシールドや絶縁シートなどの補助材料を追加することで、モジュールの優れた電気性能、熱管理、安全性を確保します。

1.1 モジュールのスタッキング

操作目的: セル間の電気的接続と機械的安定性を確保しながら、セルを正しい直並列配置で組み合わせます。



一般的に、リチウムイオンセルの負極には銅金属が、正極にはアルミニウム金属が使用されています。モジュール内のセルの配置は、バッテリーパックに必要な電圧と容量に応じて設計されます。

例えば、ある蓄電パックの必要容量と電圧はそれぞれ314Ah、332.8Vで、104個のセルを直列に接続してパック(リン酸鉄リチウムセルの公称電圧は3.2V)に分割し、26個のストリングを4つのモジュールに分割します。単セルの容量は314Ahなので、パックは1P104S、モジュールは1P26Sです。具体的には、モジュール内部のセルの正極と負極を交互に配置することで、直列接続用のアルミバーを簡単に使用でき、確実に直列接続できます。 リチウムイオン電池用レーザー溶接機

*製造工程では極性の配置エラーを避ける必要があります。極性の配置エラーがあると、バッテリーモジュールが損傷したり、性能が低下したり、さらには安全上の事故につながる可能性があります。

極性検査方法:極性検出 olingまたはCCD v 通常の 検出


Battery stacking and pressing machine


このモジュール積層工程では、自動組立技術が重要な役割を果たします。自動化された装置は、ロボットアーム、コンベア、その他の装置を通じて、セルを所定の位置に正確に配置でき、効率的で安定した積層作業を実現します。

モジュールの性能と安全性をさらに向上させるため、積層工程において断熱シートと絶縁シートを追加します。断熱シートと絶縁シートは、接着剤を介してバッテリーセルの広い面に貼り付けられ、モジュール間のバッテリーセルを固定し、持ち上げ工程における落下を防止する役割を果たします。

1.1.1 断熱シートの自動組立:高温下の「ファイアウォール」
コア機能

断熱シートは通常、セラミック繊維や特殊ポリマー複合材料などの高性能断熱材料で作られており、バッテリーセル間の熱伝達を効果的に低減し、バッテリーセル間に熱バリアを形成して熱暴走の拡大を防ぎ、1200℃までの温度に耐え、局所的な過熱によるバッテリー性能の低下や安全上の危険を防止します。


1.1.2 断熱シートのインテリジェントな設置:現在の「交通警察」

材料の選択
バッテリーセル間の短絡を防ぎ、モジュールの電気的安全性を確保するために、通常 0.2 ~ 0.5 mm の厚さのポリイミドフィルム (耐電圧 > 3kV)、エポキシ樹脂ボード、テフロンなどの優れた絶縁特性を持つ材料を使用します。

通常、モジュールのバッテリーセル間には絶縁シートと断熱シートが交互に貼り付けられ、バッテリーセルの温度バランスと力が均一になるようにします。

2. 押し出し成形
バッテリースタッキングおよび押し出し機 モジュール組立における重要な設備です。積層されたバッテリーセルモジュールを、エンドプレート、鋼帯、その他の構造部品と物理的な圧力でしっかりと固定し、モジュール全体の構造安定性と電気性能を向上させることを目的としています。押し出し成形のプロセスは以下のとおりです。

2.1 エンドプレートの取り付けと自動押し出し
バッテリーセルの積層が完了すると、モジュールは自動押出ステーションに入ります。エンドプレートは押出ツールに取り付けられており、電動シリンダーによって駆動され、圧力センサーと連携して押圧力の大きさをリアルタイムで監視します。クランプ力が設定値に達すると、制御システムが自動的に押出を停止し、現在の状態を維持します。

素材の革新:
  • 押し出しアルミニウム合金エンドプレート(圧縮強度 > 300MPa)、スチールより 40% 軽量。
  • 炭素繊維複合材エンドプレートは、熱膨張係数がバッテリーセルに適合し、温度による変形を軽減します。
操作目的:
  • モジュールの長さを制御するのは、溶接中にモジュールがずれるのを防ぎ、その後の完成品の組み立て工程でモジュールをスムーズに箱詰めして設置できるようにするためです。
  • ポールの平坦度を制御することは、バスバーとポールの間の隙間を一定の範囲内に制御して、溶接品質の一貫性を確保し、過度の隙間によって引き起こされる冷間溶接、大きなスパッタ、溶融池の崩壊などの異常を回避することです。
  • 底面の平坦性を制御することで、モジュールが底面の熱伝導性材料(加熱フィルム、熱パッドなど)と完全に接触し、熱管理中にモジュールの温度差の問題を制御できるようになります。

2.2 スチールストラップ留め具
次に、作業員はモジュールにスチールストラップまたはストラップテープを巻き付け、その後の輸送および組み立て中のずれや変形を防ぎます。これにより、バッテリーセル間の接触抵抗が最適化され、モジュールの電気性能と充放電効率が向上します。

このプロセス中は、押し出し圧力、速度、モジュール サイズなどのパラメータを厳密に制御し、トレーサビリティのために MES システムにアップロードする必要があります。

3. モジュールのパッケージ化

モジュールの梱包方法は、モジュールの性能、安全性、生産効率に重要な影響を与えます。一般的な梱包方法には、モジュールボックス、プラスチック製鋼帯、鋼帯、側面パネルの溶接、リベット留め、ボルト留めなどがあります。


操作目的:
  • モジュール内のバッテリーセルを固定し、十分な構造的安定性を確保する
  • モジュールサイズを制限して、押し出し後にモジュールサイズが跳ね返るのを防ぎ、スムーズに箱詰めできるようにします。
4. モジュールスタッキングの自動化とインテリジェント化のトレンド
新エネルギー産業の急速な発展に伴い、バッテリーパックの生産効率と品質に対する要求は高まっています。モジュール組立における自動化とインテリジェント技術の応用は、生産効率の向上、コスト削減、製品品質の確保のための重要な手段となっています。

モダンな リチウムイオン電池パック組立ライン 自動スタッキングマシン、溶接ロボット、試験装置などの高精度自動化設備が備えられており、セルの装填、スタッキング、溶接から成形までの全工程における自動化を実現しています。これらの設備は、生産速度と安定性を大幅に向上させ、人的要因によるエラーを削減するだけでなく、高度なセンサーと制御システムを統合することで、生産工程におけるさまざまなパラメータをリアルタイムで監視し、製品品質の正確な管理とトレーサビリティを実現します。
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