电池互连CCS系统技术的重要性

一、概述

要使消费者更能负担得起电动汽车，降低其电池成本是最重要的因素之一。电池是几乎所有电动车中最昂贵的部件，而电池的高成本常被认为是电动汽车广泛采用的主要障碍。

如能降低电池的初始制造成本，延长电池的使用周期，这将有助于提高电动汽车市场份额的增长，最终对减少温室气体的排放和改善空气的质量产生重大影响。

本文深入探讨了电池互连CCS系统技术的重要性，该技术利用简化设计和装配来帮助降低电动汽车的电池成本，同时通过优化电流路径和尽量减少电池热点来延长电池的生命周期。

二、为什么电池互连CCS组件很重要？

图1  一般来说，根据客户要求定制的电池互连可以支持大电流和高电压

电池互连CCS组件是电动汽车中电池包的重要组成部分。是电池包内个电芯之间的连接和电池包之间连接或与外部电器件连接的关键部件。

图2  CCS组件设计得又平又薄，以便更好地散热并与扁平的电池包相配

不管是降低成本，还是提升动力电池生命周期内的可靠性，CCS组件的使用都非常关键。通过优化电流路径，CCS组件有助于减少电池包的能量损失，这反过来又减少了电池包的发热量。延长电池包的使用寿命。

三、优化电池互连CCS组件的主要挑战

图3  提高储能效率的挑战仍然存在，因为需要更大的电池包，同时继续保持或减小电池尺寸和重量

1、容纳更多单元的更大型电池模块

要在单个模块和整个电池包内组合更多电池单元，这一趋势是电池设计者和CCS组件制造商面临的主要挑战之一。鉴于需连接的电池单元越来越多，CCS组件必须在更大的外形尺寸上维持所有电池之间的高精度连接。无论在制造精度还是质量控制方面，这就要求电池互连系统的制造商均达到最高水平，以便创建和覆盖更多区域内的电池互连设计。

2、减轻电池包的重量

自移动革命开始，汽车制造商和供应商便面临着减轻车辆整体重量的挑战，而电动汽车电池始终是车辆中最重的部件。因此，池互连设计者不仅面临着让使CCS组件更薄更轻的要求，还肩负着扩大有效表面积以连接更多电芯的使命。

图4 均匀的温度和电流密度分布改善了锂离子电池单元的老化性能

3、避免过热区域

CCS过热区域是在电动汽车电池包的电池互连系统中可能出现的局部高温区域。这些热点往往是由CCS组件内的电流分布不均造成的，这可能导致局部热失控。

4、电芯平衡

电芯平衡是一个试图确保每块电芯都能平等的充放电的过程，以便电池包尽量高效安全地运行。当电池组中的电芯不平衡时，部分电芯可能会过度充电或充电不足，这可能会导致性能下降、寿命缩短，而且在极端情况下，还会出现过热或火灾等安全隐患。

电池管理系统（BMS）的使用会通过温度监测和充放电速率的调整来提供帮助，另外， BMS还可以发出警报并在必要时关闭电池。增加绝缘或冷却也有帮助，但这会增加成本和复杂程度。因此，处理过热点和电芯失衡的最佳方法是设计CCS组件来实现整个电池的最佳电流分布。

四、采用U-Turn技术的Cell-PLX™会如何优化电池互连系统

要一并解决所有这些挑战，这就需要采用全面的电池互连系统来打造一项彻底革新的技术方法。

图5 CCS组件可长达2000 mm，薄至0.2mm，可选冷层压或热层压

Interplex的Cell-PLX™电池互连CCS系统是一种轻量级、超扁平、很可靠的解决方案，非常先进、可以定制，它能帮助电动汽车OEM克服定制可靠的电池连接的挑战。

在电池互连装配过程中，带有绝缘层介电层的母排、由柔性印刷电路（FPC）组成的低压数据采集线路、电池座，能和各电芯以高效可靠的方式相互组合，以供批量生产，同时几乎可以适配任何电池组尺寸、功率要求和配置。

图6 铝或铜电芯连接母排将电流从方形电池传输到电池包的其他部分

利用U-Turn最大限度地减少过热区域

图7 利用U-Turn技术，当能流由单个导体层从正极端子移到负极端子时，能流的组织效果明显更好

随着新专利U-Turn设计项的引入，Interplex 目前进一步升级了Cell-PLX™技术来解决另一关键问题，即电动汽车电池在CCS组件的电流中产生热点的趋势。U-Turn技术让整个电池互连的电流分布更加均匀，规避了热点的出现，这样便无需复杂和昂贵的附加机制来监测或减轻出现的热点。

同样，Interplex的精密、大批量制造方法和质量控制措施确保每个Cell-PLX™CCS组件具有一致的厚度。即使对于非常大的电池互连，这也有助于U-Turn在整个电池互连系统中实现功率的均匀分布。

• 精密冲压，一致性，长度超2m,2mm-3mm厚度
• 针对外观要求很高的清洗工艺
• 高精度模切，冲压，覆膜
• 符合绝缘强度温度剥离力要求
• 膜的收缩率在覆膜的工艺精准控制

• 集成温度电压采集

五、总结

图9 Cell-PLX™电池互连系统在圆柱形和棱柱形电池上的应用

上述电池互连系统技术的改进能带来诸多益处，具体包括以下几点：

• 降低了电动汽车的电池成本，让电动汽车更加实惠，让更多消费者都能使用，这有助于向更可持续、更低碳的交通系统过渡。
• 电池续航时间更长，这有助于提高电动汽车的性能和续航里程，使其比传统的汽油动力车更有竞争力，也提升了消费者对电动汽车的信心。
• 随着电动汽车的普及，交通对环境的影响将减弱，这有助于减少温室气体排放、空气污染和对化石燃料的依赖。
• 电动汽车的电池技术也可适用于储能系统，比如电网级电池或住宅储能系统。如果电池成本能够降低，这将有助于加快储能系统的部署，无论是将更多的可再生能源纳入电网还是提高电网的稳定性，这都是至关重要的一步。
• 电动汽车电池的高成本常被认为是导致电动汽车制造商盈利能力低下的主要因素。如能降低电池成本，这有助于提高电动汽车制造商的利润率，这反过来会增加对研发的投资，最终生产出更实惠、性能更好的电动汽车。
• 改进的电池设计还能改善电池回收，因为更多的电池可以重复使用或重新利用，这有助于减少浪费，促进循环经济。

总之，无论对电动汽车制造商还是整个世界，成本更低、寿命更长的电动汽车电池都能带来广泛的好处，包括提升电动汽车的采用率、改善性能和续航里程、减少对环境的影响、增加储能容量、节约成本以及改善电池回收。

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原文始发于微信公众号（锂电产业通）：电池互连CCS系统技术的重要性