Responsabilidades principales de la investigación y el desarrollo de celdas de batería

I. Deconstrucción precisa de los objetivos de la tarea

La deconstrucción de los objetivos de la tarea es un aspecto fundamental del desarrollo celular. Ya sea para el desarrollo de nuevos productos o para el mantenimiento continuo de productos de producción en masa, es crucial desglosar los objetivos de forma clara y lógica. Los indicadores complejos deben estratificarse y refinarse, y luego asignarse sistemáticamente a los departamentos pertinentes. Esto garantiza que cada departamento comprenda su dirección y prioridades.

Si un departamento no cumple con los objetivos asignados, la responsabilidad es evidente. Por el contrario, si todos los departamentos alcanzan con éxito sus objetivos desglosados, pero el objetivo general sigue sin alcanzarse, es necesario reevaluar si la descomposición de objetivos del departamento de desarrollo celular fue sesgada o irrazonable.

Por ejemplo, al desarrollar celdas de alta densidad de energía, el objetivo de densidad de energía debe dividirse en aspectos específicos, como la selección del material de los electrodos positivos y negativos, el diseño del espesor del electrodo y la formulación del electrolito, y estas tareas se deben asignar a los departamentos de I+D de materiales y de diseño de procesos.

En las grandes empresas de baterías, el desarrollo de celdas comienza por atender las necesidades del cliente. Tras comprender a fondo los requisitos del cliente en cuanto a rendimiento, tamaño y coste de las celdas en diferentes escenarios de aplicación, se realiza un análisis exhaustivo y detallado de la descomposición de objetivos. En las fábricas de baterías más pequeñas, si bien la alta dirección puede establecer directamente los objetivos y estrategias clave, los empleados con menos experiencia pueden aprender los métodos y la lógica de la descomposición de indicadores a partir de los OKR (Objetivos y Resultados Clave) de la empresa. Este proceso no solo ayuda a los empleados a comprender la estrategia general de la empresa, sino que también proporciona una guía a nivel macro para su trabajo.

II. Proceso riguroso de desarrollo de productos

(1) Planificación del diseño basada en la demanda

Al inicio del desarrollo de un nuevo producto, las dimensiones estructurales de la celda deben diseñarse con precisión según los requisitos del cliente. Distintos escenarios de aplicación, como vehículos eléctricos, centrales eléctricas de almacenamiento de energía y electrónica de consumo, presentan requisitos muy diferentes en cuanto al tamaño de celda. Simultáneamente, deben establecerse indicadores de rendimiento eléctrico completos y precisos en función de las características del escenario de aplicación, como la densidad energética, la tasa de carga y descarga, el ciclo de vida y la tasa de autodescarga.

Por ejemplo, las celdas para vehículos eléctricos deben priorizar la densidad energética y las tasas de carga y descarga para satisfacer los requisitos de larga autonomía y carga rápida, mientras que las celdas para estaciones de almacenamiento de energía se centran más en la vida útil y la seguridad. Durante la fase de diseño y planificación, la colaboración con los departamentos de sistemas también es esencial para desarrollar soluciones integrales, incluyendo sistemas de gestión de calidad y sistemas de procesos de producción, sentando así una base sólida para la posterior producción de muestras.

(2) Producción de muestras y optimización iterativa

Después de completar la planificación del diseño, el proceso avanza rápidamente hacia la personalización. equipo de batería Producción de muestras. Cada ronda de producción de muestras debe someterse a pruebas rigurosas y exhaustivas, que incluyen pruebas de rendimiento eléctrico, de seguridad y de adaptabilidad ambiental. Con base en los resultados de las pruebas, se ajustan rápidamente los parámetros de diseño y proceso, y comienza la siguiente ronda de validación. Este proceso iterativo continúa hasta que se alcanzan los objetivos de rendimiento de la celda.

Una vez que el rendimiento eléctrico de la celda cumple con los estándares, se requiere una validación adicional si el producto final es un módulo de sistema. Los módulos constan de múltiples celdas conectadas en serie o en paralelo, lo que requiere considerar factores complejos como la consistencia de la celda, la gestión térmica y las conexiones eléctricas.

Para los recién llegados que entran al campo del desarrollo celular, la tarea principal inicialmente es observar líneas de producción de baterías En la línea de producción, los principiantes pueden aprender visualmente todo el proceso de fabricación detallado de las celdas, desde la materia prima hasta el producto terminado, incluyendo pasos clave como el recubrimiento de electrodos, el bobinado o apilado, la inyección de electrolitos y la encapsulación.

A medida que se adquiere experiencia, los recién llegados pueden asumir gradualmente el rol de líderes de experimentos, siendo totalmente responsables de la producción celular y de la estandarización de los informes de proceso. Una vez completadas las muestras, actúan como comisionados, enviándolas a instituciones de análisis profesionales y elaborando informes especializados detallados basados en los resultados de las pruebas.

Al observar las líneas de producción, es inevitable que surjan diversos problemas in situ, como defectos de materiales, fluctuaciones del proceso y fallos de los equipos. Esto requiere una continua adquisición de experiencia para mejorar gradualmente las habilidades de resolución de problemas. Este proceso también implica la validación de diversos materiales para baterías. Si bien no son tan especializados como los profesionales del departamento de materiales, los recién llegados pueden comprender las características básicas y los fundamentos de la aplicación.

Para las celdas probadas, se requiere un análisis de desmontaje u otro análisis de fallos. Aunque no tan exhaustivo como el de los departamentos profesionales de análisis de fallos, se puede extraer información clave para optimizar el producto.

III. Formulación de la estrategia de aplicación del producto científico

(1) Exploración del rendimiento y formulación de estrategias para productos recientemente desarrollados

Los productos celulares recientemente desarrollados deben someterse a una serie de pruebas de rendimiento eléctrico básicas exhaustivas y profundas, que incluyen pruebas de capacidad, pruebas de resistencia interna y pruebas de ciclo de vida bajo diferentes temperaturas y tasas de carga y descarga.

Con base en estas pruebas, se generan resultados detallados de la matriz de referencia y se formulan tablas precisas de limitación de corriente de carga y descarga. Estas tablas sirven como referencias cruciales para el desarrollo posterior de la estrategia del BMS (Sistema de Gestión de Baterías). El BMS debe controlar razonablemente las corrientes de carga y descarga según las características de la celda para garantizar un funcionamiento seguro y eficiente.

En el caso de celdas con posibles deficiencias en el sistema de materiales o que no cumplan plenamente con las normas, las estrategias de prueba deben ajustarse con flexibilidad. Por ejemplo, en celdas propensas a la expansión, se puede aplicar una fuerza de pretensado para suprimir la expansión y garantizar el rendimiento. En celdas con menor aceptación de carga, se pueden probar métodos de carga escalonada para mejorar la eficiencia de carga.

(2) Mantenimiento y optimización de productos producidos en masa

El mantenimiento de la producción en masa es complejo y crítico. Puede implicar la validación de la sustitución de materiales para reducir costes, buscando materias primas más rentables sin comprometer el rendimiento del producto, mejorando así la competitividad en el mercado. Simultáneamente, las celdas envejecidas deben someterse a una validación de su capacidad de carga y descarga para evaluar la diferencia entre su vida útil operativa real y su vida útil en el laboratorio, lo que proporciona datos que respaldan la predicción y optimización de la vida útil del producto.

Además, las quejas de los clientes requieren validación de la reproducción, un análisis exhaustivo de la causa raíz y medidas prácticas de mejora. Estas tareas varían según el enfoque comercial de la empresa y las necesidades del cliente.

Para los principiantes, la fase de aplicación del producto implica principalmente aprender procedimientos de prueba específicos y comprender a fondo el propósito y los principios de diseño de cada paso. Tras dominar los métodos de prueba, se requiere un procesamiento preciso de los datos, un análisis exhaustivo de los resultados y la elaboración de informes profesionales especializados. Si los productos de la empresa son módulos, también se deben realizar pruebas modulares.

Las pruebas de módulos son más complejas que las de celdas. Además del rendimiento de la celda, es necesario abordar los problemas de consistencia derivados de la conexión de múltiples celdas en serie o en paralelo. Esto garantiza que parámetros como el voltaje, la capacidad y la resistencia interna sean similares en todas las celdas durante la carga y la descarga, evitando así la sobrecarga o la sobredescarga de celdas individuales.

Además, los problemas de aumento de temperatura en los módulos deben resolverse mediante el diseño de sistemas de gestión térmica razonables para garantizar que los módulos funcionen dentro de rangos de temperatura adecuados en diversas condiciones. Asimismo, la estrategia de aplicación de BMS en los módulos debe estudiarse a fondo para lograr una gestión y protección precisas. Este es, sin duda, un campo profundo y extenso que requiere que los profesionales adquieran conocimientos continuamente y profundicen su comprensión mediante la práctica.

En las fábricas de baterías de nuevas energías, el desarrollo de celdas es como una maratón larga y compleja. Si los profesionales tienen la oportunidad de seguir de cerca un proyecto, participando activamente en cada etapa, desde el análisis de la demanda y el desarrollo del producto hasta el mantenimiento de la aplicación, no solo pueden dominar a fondo las habilidades de desarrollo de celdas y acumular una amplia experiencia, sino también obtener una gran satisfacción cuando el producto llega al mercado con éxito y satisface las necesidades del cliente.

Por supuesto, este proceso también conlleva desafíos. Las horas extra se convierten en la norma y la presión laboral es considerable. Sin embargo, es a través de estos desafíos de alta intensidad que los profesionales continúan creciendo y contribuyendo al floreciente desarrollo de la industria de las baterías de nuevas energías.

En TOB NUEVA ENERGÍA Apoyamos el desarrollo de células en cada etapa, desde la línea de laboratorio de baterías, la configuración de la línea piloto de baterías hasta la producción a gran escala. Soluciones de línea de producción de baterías Ofrecemos una amplia gama de materiales de la batería , respaldado por expertos soporte técnico de baterías para tecnologías emergentes como baterías de estado sólido, de iones de sodio y de litio-azufre. Esperamos que más colegas compartan sus experiencias en la sección de comentarios para mejorar colectivamente nuestra comprensión de las responsabilidades del desarrollo celular.