In de chaque batterie sur mesure Lors de la conception de batteries, les ingénieurs doivent relever le défi de concilier haute densité énergétique, contraintes d'espace, légèreté et gestion thermique. Les cellules sans languette, également appelées cellules à languette complète, utilisent toute l'extrémité du collecteur de courant comme point de connexion afin de réduire la résistance interne, d'optimiser la dissipation thermique et de garantir une sécurité maximale. Cette conception innovante dans la structure et la fabrication des batteries offre une vitesse de charge plus rapide et une capacité de décharge élevée pour les appareils à forte consommation. Cet article explore le principe, les avantages, les applications et les perspectives de marché des batteries sans languette.
Quelle est la différence entre les piles à languette et les piles sans languette ?
Conception de cellules de batterie sans tablette
La cellule de batterie sans tablette (à tablette pleine) Ces connecteurs comportent des languettes complètes séparant les électrodes positive et négative. Ils remplacent les contacts linéaires traditionnels à une ou deux languettes par un contact de surface. Grâce à des procédés d'enroulement et d'empilement, cette conception utilise le bord périphérique complet de la zone non revêtue des collecteurs de courant positif (aluminium) et négatif (feuille de cuivre) comme canal conducteur, éliminant ainsi le soudage des languettes.
Mécanisme : Le courant circule radialement et transversalement à travers le collecteur, au lieu de circuler longitudinalement sur toute la longueur de la feuille jusqu'à une languette distincte. Un positionnement judicieux des languettes raccourcit la distance de transmission du courant au sein de l'électrode, assurant une distribution uniforme du courant, réduisant ainsi la résistance interne et améliorant la capacité de décharge de la batterie. De plus, la réduction de la quantité de matériaux diminue le poids et le volume de la batterie.
Conception de cellule de batterie à languettes
Une cellule de batterie à languettes ne possède que deux languettes, qui relient les électrodes positive et négative au circuit externe par soudure. Ce procédé engendre des contraintes mécaniques qui affectent la stabilité de la batterie, comme c'est le cas pour les batteries cylindriques 18650 traditionnelles.
Mécanisme : Les cellules de batterie traditionnelles à languettes absorbent le courant des électrodes positive et négative grâce à une ou plusieurs petites bandes métalliques soudées, appelées languettes. De structure simple, elles induisent un long trajet pour le flux d’électrons et une résistance interne élevée pour les cellules de grand format.
Piles sans languette vs piles avec languette : principales différences expliquées
Stabilité thermique et sécurité
- La batterie sans languette permet une conduction uniforme du courant sur toute l'électrode, réduit la résistance interne et minimise la surchauffe locale, présentant une stabilité thermique améliorée.
- Les batteries à languettes génèrent un courant qui circule à travers des languettes distinctes, ce qui entraîne une résistance électrique plus élevée. Cette résistance localisée provoque des points chauds et augmente le risque d'emballement thermique.
Durée de vie de la batterie
- Les batteries sans languettes éliminent les soudures discrètes et réduisent les points de concentration de contraintes, offrant une stabilité structurelle et une longue durée de vie sur les cycles de charge et de décharge.
- Les joints soudés des languettes des batteries à languettes subissent une fatigue du matériau lors de cycles répétés, ce qui dégrade leur intégrité structurelle.
Avantages de la conception de batteries sans tablette
Résistance interne inférieure
- Trajet du courant raccourci. La conception sans languettes de la batterie recouvre toute la surface du collecteur de courant, réduisant ainsi la distance parcourue par le flux d'électrons et la résistance.
- Surface conductrice accrue : La conception à languette pleine augmente la surface de contact entre le collecteur de courant et le boîtier de la batterie, assurant ainsi une meilleure conduction. La résistance se calcule par la formule R = ρL/S, où R est la résistance, ρ la résistivité, L la longueur et S la surface conductrice. Plus S est élevé, plus la résistance est faible.
- Résistance de contact réduite : Le soudage laser assure la connexion entre le collecteur de courant, le boîtier et la plaque de courant, réduisant ainsi la résistance de contact.
Densité d'énergie élevée
La conception de la batterie à pastilles réduit l'espace occupé par ces dernières, permettant ainsi d'intégrer davantage de matériaux actifs à volume et poids constants, et d'accroître de ce fait la densité énergétique. Elle offre un stockage d'énergie supérieur et une autonomie prolongée pour les appareils tels que les drones, les robots et les outils électriques qui requièrent légèreté et longue durée de fonctionnement.
Grande dissipation de chaleur
- Réduction de la résistance interne et de la génération de chaleur. La conception des languettes raccourcit le trajet du courant en utilisant l'intégralité du collecteur de courant comme languette, réduisant ainsi la résistance interne de la batterie. 70 %. Selon la loi de Joule (P = I²R), cette réduction de la résistance interne (R) réduit directement la génération de chaleur ohmique pendant la charge et la décharge.
- Répartition uniforme du courant. La structure de la batterie à languette complète assure une répartition uniforme du courant au sein de celle-ci, réduisant ainsi l'écart de température et minimisant l'impact des gradients thermiques sur sa durée de vie.
Performances thermiques supérieures
- Performances à haute température. La conception de la batterie à pastilles réduit la résistance interne en augmentant le nombre de pastilles et en diminuant la génération de chaleur lors des cycles de charge et de décharge à courant élevé. Des études montrent que les batteries à pastilles complètes réduisent Température de décharge à courant élevé de 35 %.
- Performances exceptionnelles à basse température. La batterie à languette unique offre une faible résistance interne, ce qui assure la conduction du courant et réduit les pertes d'énergie. Sa conception à languette unique limite l'accumulation de chaleur localisée.
Avantages en matière d'efficacité de la production et de coûts
- Réduction des coûts de fabrication. Augmentation de la production grâce à des vitesses de revêtement plus rapides et à l'intégration de procédés tels que la découpe laser et le soudage des plaques collectrices de courant, ce qui réduit les étapes de soudage supplémentaires des languettes et les coûts des matériaux.
- La production en série de piles pour tablettes contribue à réduire encore leur coût unitaire.
Performances à débit de décharge élevé
La conception de la batterie à plateaux recouvre toute la surface du collecteur de courant, raccourcissant le trajet de transport des électrons et réduisant la résistance interne. Cela permet à la batterie de supporter Performances de charge rapide 5C, répondant aux exigences des appareils à haute puissance tels que les outils électriques, les drones et les vélos électriques.
Processus de production de cellules de batterie sans tablette
La production de piles à languette complète fait appel à diverses technologies visant à améliorer l'efficacité de la production. L'optimisation de ces procédés de fabrication permet d'accroître l'efficacité de la production et de réduire les coûts.
Technologie des électrodes sèches
Associé à la technologie des batteries à plaques, le procédé d'électrode sèche élimine des étapes telles que le revêtement et le séchage utilisées dans les procédés humides traditionnels, améliorant ainsi l'efficacité de la production et la densité énergétique tout en réduisant les coûts de production.
Processus de pressage
Ce procédé consiste à presser les languettes pour les adapter à la surface du collecteur de courant, formant ainsi la structure des tables. Il nécessite peu d'investissement en équipement et offre une productivité élevée, mais souffre d'un faible rendement et d'une faible régularité.
Procédé de découpe et de pliage au laser
Ce procédé consiste à découper les languettes selon des formes spécifiques par découpe laser, puis à les plier ou à les enrouler pour les connecter au collecteur de courant. Cette méthode garantit une grande homogénéité des produits, mais exige un investissement important en équipement et présente une productivité moindre.
Technologie de soudage laser
Le soudage laser est utilisé pour fixer les éléments de la batterie à la plaque collectrice de courant ou au boîtier de la batterie. Ce soudage laser de haute précision garantit une transmission de courant stable et fiable grâce à la soudure de surface. Cette technologie exige une maîtrise rigoureuse de l'intensité laser, de la distance focale et des paramètres de soudage, ce qui en fait une étape clé dans la production à grande échelle de batteries pour batteries.
Solutions personnalisées de blocs-batteries sans table avec CM Batteries
La fabrication de batteries sur mesure pour tables nécessite une évaluation approfondie étape par étape et une équipe d'ingénieurs professionnels pour concevoir une solution de batterie adaptée à vos besoins spécifiques. CM Batteries s'efforce de mettre aptitude en premier lieu.
Processus de production : du concept à la production de masse
- Définition et évaluation. Dans un premier temps, nous évaluons les spécifications de base, telles que la puissance, la capacité, la tension et la taille, en veillant à ce que la batterie réponde au compromis entre poids, volume et densité énergétique.
- Conception et développement. Nos ingénieurs se concentrent sur la technologie des batteries et conçoivent la structure interne de la batterie, y compris l'agencement des cellules, les connexions, les solutions de gestion thermique et les systèmes de gestion de batterie (BMS). Analyse thermique des fluides contribue à optimiser le processus de dissipation de la chaleur, garantissant ainsi que la batterie reste dans des limites de température sûres lors des opérations à charge élevée.
- Vérification et validation. Nous effectuons des cycles de charge et de décharge approfondis, ainsi que des tests thermiques, afin de vérifier que les batteries répondent aux normes de sécurité requises.
- Certifications des batteries. Nous aidons nos clients à obtenir les certifications UL, le marquage CE et la conformité RoHS afin de renforcer leur compétitivité sur le marché local.
- Production de batteries. Nous utilisons des techniques de soudage, de découpe laser et d'assemblage de haute précision pour garantir la constance et la qualité de nos batteries sur mesure à languette complète.
Étude de cas : Bloc-batterie lithium à décharge rapide et à languette complète pour moteurs de propulseur
Un fabricant de moteurs de propulseurs avait besoin d'une solution de batterie fiable à décharge rapide, capable d'alimenter des moteurs dans des conditions sous-marines difficiles. Nous lui avons fourni les cellules Full Tab BAK INR2170-45D, qui offrent un courant de sortie élevé, une densité énergétique supérieure et une bonne tolérance aux températures extrêmes. Ces caractéristiques contribuent à une autonomie prolongée et à une stabilité accrue dans des conditions environnementales exigeantes.
Demande du client:
- La batterie peut-elle fournir un courant de décharge élevé et continu pour les moteurs de propulsion ?
- Le pack fonctionnera-t-il de manière fiable en milieu marin (humidité élevée, embruns salés, immersion) ?
- La solution inclut-elle des dispositifs de sécurité et de gestion thermique pour éviter la surchauffe ?
- La conception de la batterie est-elle suffisamment robuste pour une longue durée de vie dans les équipements sous-marins ?
La batterie Batterie Full Tab 25.2 V 49.4 Ah offre:
Applications et perspectives de marché des piles à batterie sans tablette
Les batteries sans ergots, caractérisées par une faible résistance interne et un taux de décharge élevé, s'imposent dans des domaines tels que l'outillage électroportatif, les appareils de nettoyage et les motos électriques. D'ici 2026, le taux de pénétration des petites batteries cylindriques sans ergots dans le secteur de l'outillage électroportatif devrait atteindre 38 %. Par exemple, l'outil électroportatif Bosch ProCORE18V+ 8.0 Ah bénéficie de la technologie des batteries sans ergots, qui intègre de nombreux chemins de courant parallèles afin de réduire la résistance interne et la production de chaleur.
Le marché des cellules de batteries cylindriques devrait croître à un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 18.2 % de à 2025 2033.
Les batteries à comprimés complets sont également utilisées dans des domaines émergents exigeant une puissance élevée grâce à leur densité énergétique supérieure et leur longue durée de vie, comme par exemple : robots humanoïdes, véhicules aériens sans pilote (UAV), eVTOL et unités de secours pour centres de données.
Grâce à des matériaux et des procédés innovants qui permettent de réduire les coûts et à une demande soutenue des secteurs émergents, les batteries plates sont en passe de devenir la troisième technologie majeure, aux côtés des cellules carrées et des cellules à poche. Elles sont appelées à mener la transition mondiale vers l'ère des batteries sans format. Cette technologie sera un moteur de modernisation pour l'industrie et soutiendra la transition énergétique, que ce soit en favorisant la révolution de la recharge rapide dans l'électronique grand public ou en améliorant la rentabilité des véhicules électriques.
FAQ sur les piles sans tablette
Quelles entreprises fabriquent des cellules de batterie sans tablette ?
Des entreprises comme EVE Energy, Changhong Sanjie et BYD prévoient de produire des cellules de batterie de type « tables » d'ici 2026. Ces cellules à haut débit offrent une faible résistance interne et une capacité de décharge élevée, permettant ainsi de fournir une puissance de sortie importante en connectant plusieurs cellules en parallèle. CM Batteries Fabrique des batteries sur mesure pour tables, offrant des solutions technologiques adaptées aux besoins spécifiques.
Quelles sont les différences entre les piles sans languette et les piles à languette multiple ?
La conception sans languette des batteries élimine la découpe du collecteur de courant, simplifiant ainsi le processus de fabrication. Les batteries à languettes multiples, qui augmentent la surface de conduction du courant en plaçant des languettes à plusieurs endroits, sont plus complexes et nécessitent davantage d'étapes de découpe.
Les piles à languette entière sont-elles plus efficaces que les piles à demi-languette ?
Oui, les cellules de batterie à languette complète sont plus efficaces que les cellules à demi-languette. Elles réduisent la résistance interne, augmentent la surface conductrice et permettent des vitesses de charge et de décharge plus élevées, ainsi qu'une meilleure dissipation de la chaleur. Il en résulte des performances accrues pour les applications à forte puissance et à charge rapide. De plus, leur conception à languette simplifie le soudage, réduisant ainsi les coûts de production. À l'inverse, les cellules à demi-languette présentent une résistance interne plus élevée et une répartition de la chaleur moins uniforme, ce qui se traduit par une efficacité moindre et des coûts plus élevés.
Qu'est-ce qu'une batterie sans tablette ?
La conception sans languette de la batterie optimise le trajet du courant dans le collecteur et augmente la surface conductrice des languettes. Le collecteur ne nécessite ni revêtement ni découpe. Les électrodes positive et négative sont reliées à la languette par soudage ultrasonique, ce qui simplifie l'assemblage et le soudage.
