Wie Hersteller von Lithium-Batterien die Produktentwicklung bei Erstausrüstern unterstützen

Lithium-Batterien haben sich zu einer wichtigen Energiequelle für Elektrofahrzeuge, Industrieanlagen, Robotik, medizinische Geräte, Schifffahrtsanwendungen und Energiespeichersysteme entwickelt.

Für viele Gerätehersteller bedeutet die Entwicklung eines geeigneten Akkus mehr als nur die Auswahl der Batteriezellen. Eine komplette Akkulösung umfasst die elektrische Auslegung, die Entwicklung eines Batteriemanagementsystems (BMS), die mechanische Integration, Sicherheitsprüfungen und das Produktionsmanagement.

Die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen OEM-Hersteller von Lithium-Batterien ermöglicht es Unternehmen, Akkupacks zu entwickeln, die genau auf die Anforderungen ihrer Geräte und ihre Produktspezifikationen zugeschnitten sind.

In diesem Artikel wird erläutert, wie Hersteller von Lithium-Batterien die Produktentwicklung bei Erstausrüstern (OEM) von den ersten Anforderungen bis zur Serienfertigung unterstützen.

1. Verständnis der Anforderungen an die Kundenanwendung

Der erste Schritt bei der Entwicklung von OEM-Batterien besteht darin, die Produktanforderungen des Kunden zu verstehen.

Vor der Konstruktion eines Akkupacks sammeln die Hersteller in der Regel folgende Informationen:

• Gerätetyp
• Betriebsumgebung
• Spannungsanforderungen
• Kapazitätsanforderungen
• Maximaler Entladestrom
• Ladevorgaben
• Einbauraum
• Kommunikationsanforderungen
• Sicherheitsbescheinigungen

Verschiedene Anwendungen stellen unterschiedliche Anforderungen an den Akku.

Zum Beispiel:

Anwendungen im Bereich Elektromobilität

Akkus für E-Bikes, Elektroroller und Elektromotorräder erfordern in der Regel:

• Geeignete Energiekapazität
• Kompakte Bauweise
• Wasserdichter Schutz
• Zertifizierung zur Batteriesicherheit

Industrielle Anwendungen

Batterien für fahrerlose Transportfahrzeuge (AGV), autonome mobile Roboter (AMR), Gabelstapler und Automatisierungsanlagen erfordern häufig:

• Stabile Leistungsabgabe
• Langer Lebenszyklus
• Kommunikationsfunktionen
• Fähigkeit zum Dauerbetrieb

Anwendungen im Bereich medizinischer Geräte

Für Medizinprodukte gelten in der Regel folgende Anforderungen:

• Zuverlässiger Betrieb
• Sicherheitsvorkehrungen
• Maßgeschneiderte mechanische Konstruktion

Das Verständnis der Anwendung hilft Herstellern dabei, eine geeignete Batterielösung zu entwickeln.

2. Konzeption von Batteriesystemen und technische Unterstützung

Ein Lithium-Akku besteht aus mehreren Komponenten, die zusammenwirken.

Ein professioneller OEM-Akkuhersteller kann technische Unterstützung in folgenden Bereichen leisten:

• Auslegung der Batteriespezifikationen
• Auslegung elektrischer Anlagen
• Zellkonfiguration
• Auswahl des BMS
• Tragwerksplanung
• Auswahl der Steckverbinder
• Konzeption des Wärmemanagements

Bei der Entwicklung von Batterien muss ein Gleichgewicht hergestellt werden zwischen:

• Spannung
• Kapazität
• Stromausgang
• Größe
• Gewicht
• Sicherheitsanforderungen

So kann beispielsweise ein 48-V-Akku je nach Kapazität und Entladeanforderungen unterschiedliche Zellenkonfigurationen erfordern.

3. Auswahl und Abstimmung von Batteriezellen

Batteriezellen sind die Kernkomponenten eines Lithium-Akkus.

OEM-Hersteller unterstützen ihre Kunden bei der Auswahl geeigneter Zellen entsprechend den Anwendungsanforderungen.

Zu den gängigen Optionen für Batteriezellen gehören:

Zylindrische Lithiumzellen

Beispiele:

• 18650-Zellen
• 21700 Zellen

Vorteile:

• Flexible Konfiguration
• Geeignet für verschiedene Akku-Konstruktionen

Anwendungen:

• E-Fahrräder
• Stromversorgungsgeräte
• Industriegeräte

LiFePO4-Zellen

Vorteile:

• Stabile chemische Eigenschaften
• Langer Lebenszyklus

Anwendungen:

• AGV
• Energiespeicherung
• Bootsbatterien

Pouch-Zellen

Vorteile:

• Flexible Formgestaltung

Anwendungen:

• Tragbare Geräte
• Geräte mit begrenztem Platzbedarf

Die Zellauswahl hängt ab von:

• Energiebedarf
• Entladungsrate
• Betriebsumgebung
• Anforderungen an die Produktlebensdauer

4. Entwicklung und Integration maßgeschneiderter BMS-Lösungen

Das Batteriemanagementsystem (BMS) ist ein wichtiger Bestandteil eines maßgeschneiderten Lithium-Akkupakets.

OEM-Batteriehersteller unterstützen bei der Auslegung der BMS-Funktionen entsprechend den Anforderungen der Geräte.

Zu den gängigen BMS-Funktionen gehören:

• Schutz vor Überladung
• Schutz vor Überentladung
• Überstromschutz
• Kurzschlussschutz
• Überwachung der Temperatur
• Ausgleich der Zellspannung

Bei intelligenten Geräten können Akkus möglicherweise Kommunikationsfunktionen erfordern:

• CAN-Bus
• RS485
• UART
• Modbus

Beispielsweise benötigen Hersteller von fahrerlosen Transportfahrzeugen (AGV) und autonomen Mobilrobotern (AMR) häufig eine Datenübertragung von den Batterien an das Steuerungssystem der Geräte.

5. Entwicklung und Erprobung von Prototypen

Vor der Serienfertigung bieten OEM-Batteriehersteller in der Regel Dienstleistungen zur Prototypenentwicklung an.

Die Prototypenphase umfasst:

Musterfertigung von Batterien

Die Hersteller fertigen erste Muster gemäß den Konstruktionsvorgaben an.

Leistungstests

Die Tests können Folgendes umfassen:

• Ladetest
• Entladungsprüfung
• Kapazitätstest
• Temperaturtest
• Prüfung der Schutzfunktion

Produktüberprüfung

Der Akku wird mit den Geräten des Kunden getestet, um Folgendes zu überprüfen:

• Kompatibilität bei der Installation
• Geschäftsergebnis
• Kommunikationsfunktionen

Die Validierung von Prototypen hilft dabei, mögliche Konstruktionsverbesserungen bereits vor der Serienfertigung zu erkennen.

6. Mechanische Konstruktion und Produktintegration

Bei der Konstruktion von Akkupacks geht es nicht nur um die elektrische Leistung.

Die bauliche Struktur muss auf die Ausstattung abgestimmt sein.

Unterstützung für OEM-Hersteller:

• Konstruktion eines Batteriegehäuses
• Befestigungskonstruktion
• Wasserdichtes Design
• Kabelanordnung
• Integration von Steckverbindern

Zu den gängigen Gehäuseoptionen gehören:

• Kunststoffgehäuse
• Gehäuse aus Aluminiumlegierung
• Metallgehäuse

Für den Einsatz im Außenbereich können Hersteller Akkupacks mit Schutzklassen wie IP65, IP67 oder IP68 entwickeln.

7. Unterstützung bei Zertifizierung und Compliance

Lithium-Batterieprodukte müssen den Transport- und Marktanforderungen entsprechen.

OEM-Batteriehersteller können ihre Kunden bei der Vorbereitung auf die Zertifizierung unterstützen.

Zu den gängigen Zertifizierungen gehören:

Transportanforderungen

• UN38.3
• MSDS

Internationale Sicherheitsstandards

• IEC 62133-2
• CE
• RoHS

Anwendungen für leichte Elektrofahrzeuge

• UL2271

Zertifizierungsanforderungen sollten bereits während der Produktentwicklung berücksichtigt werden und nicht erst nach der Produktion.

8. Qualitätskontrolle während der Fertigung

Ein zuverlässiger OEM-Batteriehersteller benötigt einen umfassenden Qualitätsmanagementprozess.

Zu den typischen Maßnahmen der Qualitätskontrolle gehören:

Zellinspektion

Überprüfung:

• Konsistenz der Spannung
• Innerer Widerstand
• Zellzustand

Prüfung der Batteriebaugruppe

Einschließlich:

• Qualität beim Schweißen
• Überprüfung der Verkabelung
• Prüfung der BMS-Verbindungen

Alterungsprüfung

Akkupacks werden durch Lade- und Entladezyklen getestet, um ihre Leistungsfähigkeit zu überprüfen.

Abschließende Inspektion

Vor dem Versand überprüfen die Hersteller:

• Elektrische Leistung
• Erscheinungsbild
• Schutzfunktionen
• Verpackungsvorschriften

Die Qualitätskontrolle trägt dazu bei, bei der Massenproduktion eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten.

9. Unterstützung der Massenproduktion und des Lieferkettenmanagements

Nach der Freigabe des Prototyps unterstützen die OEM-Hersteller ihre Kunden bei der Serienfertigung.

Zu den Dienstleistungen können gehören:

• Produktionsplanung
• Materialvorbereitung
• Steuerung des Montageprozesses
• Qualitätsprüfung
• Lieferkoordination

Für Unternehmen, die neue Produkte auf den Markt bringen, trägt eine stabile Produktionsunterstützung dazu bei, die Kontinuität der Lieferungen zu gewährleisten.

10. Vorteile der Zusammenarbeit mit einem OEM-Hersteller von Lithium-Batterien

Die Zusammenarbeit mit einem OEM-Batteriehersteller kann Unternehmen dabei helfen:

Die Komplexität der Produktentwicklung reduzieren

Die Batterieentwicklung umfasst verschiedene Technologien, darunter Zellen, Elektronik, Bauweisen und Prüfverfahren.

Verbesserung der Produktkompatibilität

Maßgeschneiderte Batterielösungen können entsprechend den Anforderungen der jeweiligen Geräte entwickelt werden.

Unterstützung bei der Produktzertifizierung

Hersteller mit Erfahrung im Bereich der Zertifizierung können dabei helfen, Batterieprodukte für verschiedene Märkte vorzubereiten.

Das Lieferkettenmanagement vereinfachen

Ein Komplettanbieter für Batterien kann die Beschaffung der Zellen, die Montage, die Prüfung und die Auslieferung aus einer Hand abwickeln.

Schlussfolgerung

Hersteller von Lithium-Batterien spielen eine wichtige Rolle bei der Produktentwicklung von Erstausrüstern (OEMs). Ihre Unterstützung geht über die reine Batteriemontage hinaus und umfasst Anwendungsanalysen, Batteriedesign, Zellenauswahl, BMS-Integration, Prototypentests, Unterstützung bei der Zertifizierung sowie die Serienfertigung.

Für Gerätehersteller, die neue Produkte entwickeln, kann die Wahl eines erfahrenen OEM-Partners für Lithium-Batterien dazu beitragen, Akkupacks zu entwickeln, die den technischen Anforderungen und Marktstandards entsprechen.

Ein umfassender Entwicklungsprozess für OEM-Batterien verbindet Produktdesign, Konstruktion, Fertigung und Qualitätskontrolle, um verschiedene Anwendungsbereiche zu unterstützen, darunter Elektromobilität, industrielle Automatisierung, Robotik, medizinische Geräte und Energiespeichersysteme.

FAQ

Was macht ein OEM-Hersteller von Lithium-Batterien?

Ein OEM-Hersteller von Lithium-Batterien entwickelt und produziert maßgeschneiderte Akkupacks gemäß den Anforderungen der Kunden, einschließlich der Auswahl der Zellen, der Integration des BMS, der konstruktiven Auslegung, der Prüfung und der Fertigung.

Können Hersteller von Lithium-Batterien Spannung und Kapazität individuell anpassen?

Ja. OEM-Batteriehersteller können Batteriespannung, Kapazität, Größe, Anschlüsse, BMS-Funktionen und Kommunikationsprotokolle entsprechend den Anwendungsanforderungen anpassen.

Wie lange dauert die Entwicklung eines OEM-Akkus?

Der Zeitplan für die Entwicklung hängt von der Komplexität der Batterie, den Testanforderungen, den Zertifizierungsanforderungen und der Produktionsmenge ab.

Welche Branchen benötigen maßgeschneiderte Lithium-Batterielösungen?

Maßgeschneiderte Lithium-Akkupacks kommen häufig in Elektrofahrzeugen, Industrierobotern, AGV-/AMR-Systemen, medizinischen Geräten, Schiffsausrüstung und Energiespeicheranwendungen zum Einsatz.