استفاده از دستگاه طبقه بندی سلول چیست؟

دستگاه‌های درجه‌بندی سلول تجهیزات اصلی کنترل کیفیت در فرآیندهای تولید باتری لیتیومی و مونتاژ PACK (بسته باتری) هستند. عملکرد اصلی آنها چرخه دقیق سلول‌های منفرد برای اندازه‌گیری پارامترهای کلیدی مانند ظرفیت، ولتاژ و مقاومت داخلی است و سپس سلول‌هایی با عملکرد سازگار را در یک سطح (مانند درجه A، درجه B، درجه C) مرتب و طبقه‌بندی می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که بسته‌های باتری مونتاژ شده متعاقباً از سازگاری، ایمنی و طول عمر بسیار بالایی برخوردار هستند.

I. اصل کار و فرآیند دستگاه‌های درجه‌بندی سلول

دستگاه درجه‌بندی سلول اساساً یک سیستم تست باتری شارژ-دشارژ چند کاناله و با دقت بالا است. گردش کار استاندارد آن معمولاً شامل 5 مرحله زیر است:

1. بارگذاری و گیره زدن: سلول مورد آزمایش در کانال قرار داده شده و با استفاده از گیره‌های پنوماتیک یا مکانیکی (معمولاً گیره‌های چهار سیمه با دقت بالا برای حذف مقاومت تماس) به طور قابل اعتماد تماس برقرار می‌شود.

2. شارژ اولیه و تشکیل (اختیاری): برخی تجهیزات همچنین دارای عملکرد تشکیل هستند و فعال‌سازی اولیه را بر روی سلول‌های تازه تولید شده انجام می‌دهند.

3. چرخه‌های دشارژ و شارژ استاندارد:

1. شارژ کامل: سلول را با استفاده از حالت جریان ثابت-ولتاژ ثابت (CC-CV) به طور کامل شارژ کنید.
2. استراحت: اجازه دهید دمای سلول و ولتاژ تثبیت شوند.
3. دشارژ کامل: با استفاده از حالت جریان ثابت (CC) تا ولتاژ قطع، دشارژ کنید و ظرفیت و انرژی دشارژ را به دقت ثبت کنید.

4. اکتساب پارامتر و تجزیه و تحلیل داده‌ها: سنسورهای با دقت بالا ولتاژ مدار باز (OCV)، مقاومت داخلی AC/DC (IR)، پروفیل دما و ظرفیت دقیق هر سلول را در طول چرخه کامل به صورت بلادرنگ به دست می‌آورند.

5. درجه‌بندی و مرتب‌سازی: نرم‌افزار کامپیوتر میزبان به طور خودکار درجه سلول را بر اساس استانداردهای کنترل از پیش تعیین شده (مانند خطای ظرفیت ≤ ± 1%، خطای مقاومت داخلی ≤ ± 2mΩ) تعیین می‌کند و سلول‌ها را با استفاده از نشانگرهای LED یا بازوی رباتیک خودکار مرتب می‌کند.

II. طبقه‌بندی دستگاه‌های درجه‌بندی سلول چیست؟

1. طبقه‌بندی بر اساس نوع بسته‌بندی سلول

• دستگاه درجه‌بندی سلول استوانه‌ای: تعداد زیادی کانال (معمولاً 256، 512 یا حتی بیشتر) ارائه می‌دهد که با 18650، 21700، 32140 و سایر مشخصات سازگار است.
• دستگاه درجه‌بندی باتری لیتیومی منشور: معمولاً جریان تک کانال بالا (مانند 60 آمپر، 100 آمپر، 200 آمپر یا حتی 400 آمپر) را ارائه می‌دهد، مجهز به فشار جانبی پنوماتیک یا گیره‌های تخت، که عمدتاً برای تست ذخیره انرژی و باتری‌های قدرت استفاده می‌شود.
• دستگاه درجه‌بندی باتری کیسه‌ای: از گیره‌های سوسماری یا گیره‌های سوزنی تخصصی برای جلوگیری از سوراخ شدن فیلم آلومینیومی-پلاستیکی استفاده می‌کند.

2. طبقه‌بندی بر اساس فناوری هسته

* نوع بازخورد انرژی: در حال حاضر فناوری اصلی در صنعت است. تجهیزات سنتی در حین دشارژ، انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل می‌کنند که هم پرمصرف است و هم به تهویه مطبوع گسترده برای خنک‌سازی نیاز دارد. تجهیزات بازخوردی از یک ماژول اینورتر AC/DC دو جهته برای تبدیل توان DC تولید شده توسط دشارژ سلول به توان AC استفاده می‌کنند و آن را به شبکه برق داخلی یا کارخانه بازمی‌گردانند، که معمولاً بیش از 40% انرژی را صرفه‌جویی می‌کند.

* نوع مصرف کننده مقاومت معمولی: هزینه کمتر، اما در حین شارژ و دشارژ با توان بالا گرمای عظیمی تولید می‌کند و به تدریج در حال حذف شدن است.

III. شاخص‌های فنی اصلی تجهیزات اصلی صنعت

هنگام خرید یا ارزیابی دستگاه‌های مرتب‌سازی سلول صنعتی، شاخص‌های زیر حیاتی هستند:

1. دقت تست: معمولاً به دقت ولتاژ و جریان ±0.05% تا ±0.1% FS (مقیاس کامل) نیاز دارد.
2. استقلال کانال: هر کانال باید منبع جریان ثابت و ولتاژ ثابت مستقل داشته باشد؛ یک نقطه خرابی نباید بر عملکرد کانال‌های دیگر تأثیر بگذارد.
3. حفاظت از قطع برق: تجهیزات باید دارای عملکرد ذخیره خودکار داده باشند. در صورت قطع ناگهانی برق، پس از بازیابی برق، تست می‌تواند از مرحله قبلی از سر گرفته شود و از صفر شدن زمان تست و نامعتبر شدن داده‌های تست جلوگیری شود.
4. قابلیت ردیابی داده‌های نرم‌افزار: پشتیبانی از تولید منحنی‌های شارژ/دشارژ حرفه‌ای (منحنی‌های ظرفیت-ولتاژ، منحنی‌های عمر چرخه) و قابلیت اتصال به سیستم‌های MES، دستیابی به ردیابی کیفیت "یک باتری لیتیومی، یک کد" از طریق اسکن بارکد.

IV. چرا از دستگاه درجه‌بندی سلول استفاده کنیم؟

در بسته‌های باتری (مانند آنچه در خودروهای الکتریکی یا کابینت‌های ذخیره انرژی بزرگ وجود دارد) که از صدها یا هزاران سلول متصل به صورت سری و موازی تشکیل شده‌اند، اصل "ضعیف‌ترین حلقه" اعمال می‌شود:

1. اگر یک "سلول نامرغوب" با ظرفیت پایین یا مقاومت داخلی بالا مخلوط شود، اولین سلولی خواهد بود که در حین شارژ به طور کامل شارژ می‌شود و حفاظت شارژ کل بسته باتری را فعال می‌کند؛ برعکس، اولین سلولی خواهد بود که در حین دشارژ دشارژ می‌شود و باعث می‌شود کل بسته باتری زودتر از کار بیفتد. 

2. ناسازگاری شدید همچنین می‌تواند منجر به شارژ بیش از حد و گرم شدن بیش از حد سلول‌های منفرد شود، حتی باعث فرار حرارتی و خطرات آتش‌سوزی شود.

استفاده از دستگاه مرتب‌سازی برای گروه‌بندی سلول‌ها با ویژگی‌های مشابه تنها روش صنعتی قابل اجرا برای افزایش طول عمر بسته باتری و بهبود ایمنی کلی است.

نتیجه‌گیری

دستگاه درجه‌بندی سلول نقش حیاتی در تضمین عملکرد، ایمنی و قابلیت اطمینان سلول‌های باتری لیتیومی قبل از مونتاژ آنها در بسته‌های باتری ایفا می‌کند. با آزمایش دقیق پارامترهای کلیدی مانند ظرفیت، ولتاژ، مقاومت داخلی و عملکرد شارژ-دشارژ، تولیدکنندگان می‌توانند به طور موثر سلول‌های ناسازگار را حذف کرده و به سازگاری بهتر بسته باتری، عمر چرخه طولانی‌تر و ایمنی بهبود یافته دست یابند.

به عنوان یک تامین کننده حرفه‌ای تجهیزات تولید باتری لیتیومی، ACEY New Energy راه حل‌های تست ظرفیت باتری با دقت بالا را برای کاربردهای مختلف باتری، از جمله سلول‌های استوانه‌ای، سلول‌های منشور و سلول‌های کیسه‌ای ارائه می‌دهد. تجهیزات ما دارای عملکرد تست دقیق، کانال‌های مستقل، سیستم‌های مدیریت داده پیشرفته و فناوری بازخورد انرژی اختیاری برای کمک به مشتریان در بهبود بهره‌وری تولید و کاهش مصرف انرژی است.

امروز با ACEY تماس بگیرید تا پشتیبانی فنی حرفه‌ای و راه حل درجه‌بندی سلول مناسب برای پروژه باتری لیتیومی خود را دریافت کنید.