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苹果x nand开路电芯相关知识大全汇总绝对的干货

发布时间 : 2025-06-05

作者 : 小编

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电芯相关知识大全汇总绝对的干货

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干货丨如何设计提高电池电芯的容量密度？

电芯相关知识大全

一：正负极片在拉浆时，如果极片附料偏重或偏轻会有何影响呢？

答：1、在讲解此问题时，大家必须了解电池是如何组成的！！电池的主要组成部份是由：正极片、负极片、盖帽、壳（铝，钢）、电解液、密封圈及隔膜纸等组成。

2、电池的核心组成部份是由正极片及负极片组成。所以正负极片的附料直接影响着电池的性能。了解了电池的具体结构，再反过来了解正极片与负极片的构成、作用。

3、正极片是由：发泡镍（导电体）及正极化学原材料组成。负极片是由：钢带及负极化学原材料组成。简单的说就是将化学原材料通过拉浆将它紧紧的与发泡镍（钢带）连接在一起，就形成了正极片（负极片）。

4、在电池组制作过程中有如下规律：负极片决定电池的稳定性能及过充（放）性能。正极决定电池的容量。如果电池在生产过程中:

A：正极片偏轻则会导致电池“低容量”；

B：正极片偏重则会导致电池在充电过程中漏液、鼓底，若更严重则会导致电池爆炸；

C：负极片偏轻则会导致电池在充电过程中漏液、鼓底，若更严重则会导致爆炸；

D：负极片偏重则会影响电池在组装过程中难以入壳，导致正负极片在入壳过程中报废或短路，

另因负极片偏重导致电池原材料浪费而降低了电池的物料利用率。所以正负极片无论是偏轻与偏重都会对电池有较大影响。

二、极片的裁片刀为何要定期打磨？

答：在了解裁片刀为何要定期打磨时，首先须了解极片毛剌，毛刺是如何产生的呢！很简单，是因为极片在裁切过程中，由于刀刃不利或缺口，导致极板骨架与附料分离，而裸露在外面的部份骨架称之为毛刺，如果此毛刺无法有效的处理，则易导致电池在组装过程短路。所以裁片刀需定期打磨保证刀刃的锋利，从而减少裁过程中产生的毛刺。

三、镍网面密度对电池有何影响？

答：发泡镍最主要的作用是起到导电及吸附化学原材料的作用，所以发泡镍的面密度对电池的制作有一定的影响。

A：发泡镍面密度越高，孔径就越密，所以电池的导电性能就越好。

B：因发泡镍密度较高，而导致化学原材料的填充量减少，使电池的容量无法达到工艺设计要求。

C：由于发泡镍密度过高，极片在切片或运转过程中产生的毛刺就越多，所以也易导致电池在卷绕过程中短路。

所以我们在使用发泡镍时需严格按照工艺要求进行操作。

四、压片有何做用？

答： 1、将化学原材料紧紧的压在正负极骨架上，防止附料脱落。

2、将极片的厚度压薄后，有利于电池的入壳。所以我们在压片时，需严格控制极片的厚度。极片厚度若偏厚，则易导致电池在组将过程中难以入壳，导致电池组报废或短路。若极片厚度偏薄则易将极片压变形或由于极片硬度过大，而导致电池在卷绕时出现短路。

五、点焊极耳有何注意事项？

答： 1、正极极耳是起到引流的作用，正极极耳材质与长短都将严重影响电池的组将及电池的性能。极耳的材料主要有两种：镍片与镀镍钢片。镍片的导电性很比镀镍钢片要好，镍片比钢片要软，所以在使用时，必须注意不可将此两种材料混用。点焊极耳的长度若偏长则易导致电池在组装过程中出现短路。若极耳长度偏短则易导致组装车间在焊接盖帽时不易操作。固在点焊极耳时需严格按照清粉槽位进行操作。

2、点焊时需注意是否有虚焊、炸火、焊点不均现象；其中每一项都将直接影响着电池的性能时否合格。虚焊、炸火则易导致电池高内阻及断路（即没有电压），导致电池无没使用。焊点不均则会影响极耳的点焊拉力。

极片点焊极耳是电池制造过程中非常关健的了道工序。

六、极片清粉有何作用？

答：极片清粉主要是为了方便于点焊极耳。在清粉过程中需注意极耳的槽位及清粉的干净度。若清粉槽位与工艺要求不符则易导致点焊极耳时的极耳外露无法控制。另若清粉槽位粉尘没有清干净则易导致在点焊极耳时炸火或虚焊。

另在清粉时需注意将耳帽戴上，防止超声波刺激耳朵。

七、电池正负极浆料固含量对电池何影响？

答：正负极浆料固含量计算公式如：（浆料干重+纸重）/（浆料湿重+纸重）*100%=浆料固含量。公式很简单，道理同样也很简单。例：100公斤水里面有20公斤汽油，则水的含量为80%。同理100公斤浆料内有20公斤水，则浆料内固体化学物的比例为80%。若同样100公斤浆料内有水30公斤（10公斤），则浆料内固体化学物的比例为70%（90%）。通过上面的数据可分析得出，水的份量越多，固体化学物就越少。水的份量越少，固体化学物就越多。若在拉浆时按固体化学物按80%含进行生产，而实际固体化学物含量为70%（或90%），则会导致拉浆极片偏轻（或偏重）。从而导致极片不合格，严重影响电池的性能（容量偏低、漏液等）。

八、贴胶布有何做用及需注意事项是什么？

答：正负极片贴胶布的主要作用为防止电池在组装过程中短路，其短路形式有两种：第一种现象为极耳与极片的焊接处刺破隔膜纸与负极片接触造成短路。第二种现象为极耳与盖帽焊接处在压帽时与钢壳壁接触造成短路。也就说明贴胶布工序直接影响着后道工序是否能够正常进行（直接影响着电池后续生产的不良率）。所以我们在操作时需注意如下几点：

A：贴布需完全盖住极耳与极片的焊接处；

B：贴胶布时极耳外露约在3-4mm之间（此种长度为组装过程中焊接盖帽的最佳长度，若超过或偏短均会影响着焊接盖帽工序的操作）；

C：不可将胶布贴斜且需紧贴在极耳上。

九、极片为何需要分档？

答：极片分档主要是将偏轻与偏重的极片挑出将相同档次的极片相匹配，防止电池出现混配现象，而影响电池的性能。其不同重量的极片混配对电池有影响可见（三、拉浆需注意事宜及极片偏重与偏轻对电池有何影响？），所以在操作此工序时需准确把握住极片的重量，严格按照工艺要求进行操作，不可粗心大意。

十、正极片为何需要软化？

答：极片软化主要是1、将极片四周的毛刺除去；2、将极片变软；减少电池在卷绕过程中的短路，在软化时需注意软化的方向必须是L1端先入软化机，若软化方向相反则会出现电池卷绕短路。另需注意软化的纹路是否细致，若软化的纹路不够细致也易导致电池卷绕时短路。

十一、卷绕工序有哪些不良，分别有哪些影响？

答：卷绕时易出现如下不良：

1、卷绕短路；

2、正极偏高(偏低)；

3、负极偏高(偏低)；

4、正负极片报废；

5、正极顶针；

6、极蕊超高等。

1.卷路可分为：毛刺短路、直接短路。

a.毛刺短路即为正极极片骨架外露且刺破隔膜纸造成的正负极接触短路，因此种短路无法或者是很难用肉眼看见，而且此短路在使用过程或跌落过程中都有可能产生，所以此种短路危险性超过电池直接短路。

b.直接短路即为正负极片直接接触短路，导致此短路形成的原因为:

(1).因隔膜纸长度不够，无法将正负极片隔开而导致正负极片直接接触；

(2).则是因正极片偏高（偏低）或偏低（偏高）与钢壳接触导致电池短路；

2. 极片偏高（偏低）或偏低（偏高）直接影响着电池的性能,

a.若正负极片高或偏低则会降低电池的容量,使正负极化学原材料无法得到充分的利用;

b.若正负极片严重偏高或偏低则会导致电池在封口后电池内部短路；

3.正负极片报废则是因为极片在卷绕的时候没有放好或是在修复电池时将正负极片折断，导致极片报废,若正极折断后没有发现装入钢壳内后,则会导致电池容量偏低,若负极片掉粉严重或断裂则会导致电池在充放电过程中漏液；

4.正极片顶针卷绕主要是由于操作不当所导致,正极顶针卷绕易导致正极顶针部份的极粉脱落,影响电池性能(如：自放电大、短路等)；

5.极蕊超高有两种情况,一种情况是因正负极卷绕错位,负极片超出隔膜纸的宽度,导致卷绕极蕊超高,另一种情况则是因为操作人员卷绕完毕后未将极蕊敲入钢壳内,导致极蕊超高；

十二、冲槽应控制那些方面?

答：冲槽好坏直接影响着电池的封口,所以冲槽尺寸需严格控制,需注意的尺寸有(冲槽高度、冲槽外径、冲槽扩口),另外一方面则是电池外观(电池划伤、电池砸伤)等。

1.冲槽高度直接影响着封口总高,若冲槽偏矮则会导致电池超高或封口包边过少导致封口压力不够(封口压力不够易导致电池漏液),若冲槽偏高则会导致电池高度偏矮或因封口包边过多导致电池封口短路(钢壳与盖帽接触电池极蕊受挤压导致内部短路)；

2.冲槽外径直接影响着电池封口的密封性能,外径偏大则易导致电池在封口时封斜,若外径偏小则易导致电池裂槽(即冲槽位与钢壳壳体断裂)导致电池漏液；

3.冲槽扩口(扩口是冲槽径部在冲槽过程中扩大,有两种情况易导致此情况的发生,一是因为冲槽模头不配套,二则是因冲槽机尾模压力偏大)越小越好,若冲槽扩口偏大则易导致电池封口塌边,无法进行封口；

十三、涂油有何作用,需注意些什么?

答：涂油是为了确保电池密封效果的一道重要工序,将密封油均匀的涂在钢壳壁上可防止碱液向外爬出,所以在涂油时必须将密封胶均匀的涂在冲槽部份,另在涂油时尽量不要将钢壳壁搞脏,减少后道工序清洗难度；

十四、点焊有那些不良,应如何控制?

答：将点焊极耳与盖帽焊接在一起主要是起到引流的作用，点焊时需注意是否有虚焊、炸火、焊点不均现象；其中每一项都将直接影响着电池的性能时否合格。虚焊、炸火则易导致电池高内阻及断路（即没有电压），导致电池无没使用。焊点不均则会影响极耳的点焊拉力；

十五、注液有何重用,需注意些什么?

答：碱液(碱液又被称之为电解液,起着传送电子的作用)是电池的主要组成部份之一,同时也可以说是起着催化剂的作用,它能够促使正负极片的化学物质相互发生反应,所以电解液的多少与密度直接影响着电池的性能.若电池解偏多则易导致电池漏液,若偏少则易导致电池内阻增大,所以在注液时需严格控制好碱液的用量；

十八、电池的封口有何做用?应控制那些方面?

答 :电池的封口代表的着电池的外观成形,所以在电池封口时需注意电池的高度、封口扩口、封口压力、封口封斜及封口外观等.电池的封口高度分为肩高与总高,肩高超度则易导致电池封口压力不够,总高超高则易导致客户无法放入相关模具内,封口扩口过大及封口压力不够均易导致电池爬碱,漏液,电池封口封斜则易导致电池短路烧焦漏液等;外观方面则需注意电池是否有凹凸现象,另是否有塌边现象；

十六、电池为何要陈化及化成,陈化及化成时需注意些什么?

答 :电池的陈化及化成主要是激活正负极化学物质,使它们能够充分的发生化学反应,将化学能转化为电能,所以在陈化时需严格按照工艺要求的电流及时间进行充电；

十七、电池的分容是什么?有何重用?

答: 分容就是将符合工艺设计要求的电池挑出,将不合格的筛选出来,筛选方法就是用相同的电流,在规定时间外就以放电完毕的电池为不合格的,否则就有合格的!所以在分容时必须严格控制好电池的放电时间,若放电时间长的电池与放电时间短的电池组合在一起则易出现漏液现象,同时也会减少电池的循环寿命；

十八、电池的放电倍率是什么?

答 :电池的充放电电流往往用充电倍率来表示它是指电池的充放电电流为电池容量的某一个倍数.电池的容量除与制造工艺有关外,还与电池的充放电电流和充放电时间有关系.其容量计算公式为充放电容量(C)=充放电电流(A或MAH)*充放电时间(H)

如:SC型电池用1200MA(1.2A)放电到1.0V,其放电时间为58分钟,则该电池容量为1200MA(1.2)*58/60=1159.99MAH(或者说1.159AH)

注:时间单位分应换成小时

那么,在电池充放电的时候,根据电池的设计和工艺要求,往往设计一定的充放电制度,而且电池型号多样.在规定放电流时,如直接说成电流值就很不方便.所以用放电倍率表示就方便的多.

如:AA600MAH镍镉电池,充放电制度要求用0.1C*90MIN,转0.5C*150MIN那么我们就可以很快的得出充电电流即0.1*600=60MA*45MIN转0.5C*150MIN=300*150MIN

从以上可以看出同一型号电池充放电倍率越大,电池充放电流就越大。

十九、电池的放电终止电压

答: 电池在放电时终止电压一般为（1.0V,0.8V）,终止电压值有时也不相同,这是为什么呢?放电终止电压是指电池在放电时,电压随着放电时间的增长而慢慢降低,当降到某一个点时,不能再继续放电时的电压,也是电池最低的工作电压,这是人为规定的，对同一电池不同的放电条件要求也不同,一般为放电电流较小时终止电压稍高,放电电流较大时终止电压稍低,如我们一般使用的放电制度0.2C,1C放电1.0V终止。而且10C放电时终止电压为0.8V。

二十、电池的过充电与过放？

答：电池的过充是指电池在充电时,充电容量到达实际的容量后,仍继续充电的现象,它分为允许过充电和不允许过充电,由于电池的设计结构与工艺不同,电池的充电效率也有高有低,所以电池按100％的容量充电时,就不会放出额定的容量,根据设计要求不同,电池在充电时就会充到额定容量的120%--150%.如:我们1200mah的电池在分容充电时按公式计算充60分钟即达到标称的容量了，而实际上充90分钟。电池才能充足电，这是由于电池充足电后极板上的活性物质量不断转化，电压也不断上升，当化学活性物质全部转化完后，电压就急剧上升，开始转化电解H2O，同时正极有02产生，负极有H2析出，为了避免大量的气体产生，电池就再不能继续充电，如充电电池内压升高，大于防爆球压力，电池就会漏液爆炸。在刚好充足电这一点以上的充电称允许过允电，此点以后的充电称为不允许过充电，我们平时的规定的充电时间，就是接近这一点，超过规定充电时间的称为过充电。

电池的过放电，是指电池放电时，达到终止电压（最低工作电压）后仍继续放电的现象，电池产生过放后，电压即在很短的时间内大幅度下滑，并达成负数，这时整个电池内部反应体系发生紊乱，如再反复的过放，正极极就会失去活性，会影响电池的使用寿命。

二十一、电池的化成与分容？

答：电池的化学性物质，在没有化成（活化）之前，活化极低落。，导电性也极低，在加入电解液后，要经过反复的充放电，使电池极板激活，电解液充分的吸附到极板的每一个部位，这样电池的容量才能逐渐提高，化学活性物质才能不断的活化，并增加其化学活性物质的利用率，电池的容量才能不断的提高，所以电池在没有经过活化没有电能，这便是电池的化成（活化）目的。

由于电池在从极片到装配的整个过程中，都有因素影响电池的容量，同样生产工艺的电池性能也不一样。分容便是一个分级优选的过程，把电池分成几个档次，以便针对不同的客户要求和使用场所发货使用。

二十二、电流和时间对电池的性能的影响?

答：在我们化成都和分容时，最主要的是看电流和记录时间，并且要求了一个允许公差范围，操作过程中不注意便会造成电池性能不良，从容量计算公式中我们知道，电池的充放电容量与充放电电流和充放电时间有关，如果我们不注意造成电流过大，则充，放电容也就过大，这样便会产生电池不允许过允电和过放电，造成电池内压升高电池漏液，寿命降低，或者分容档次不准，如：要求用1200MA 充电90MIN充电容量为1200*90/60=1800MAH已达到了允许过充电的最高值。如果不注意电流的调节，电流达到了1210MIN，大了10MIN则电池同样充90MIN ，刚充进的容量为1210*90/60=1815MA。电池即达到不允许过充电，造成电池内压升高，同样的道理，如果时间加长了，结果也是如次，那么，反过来说，电流过小和时间过短，电池便会产生电量充不足的现象，造成电池化成不好，化学物质利用率，开发不出不来电池容量偏低，成本增多。

二十三、分档不准对电池性能的影响?

答：在我们电池分容的时候，如果分档不准或下柜时标识搞混，则会造成严重的质量问题。组合电池在使用时几只串联使用，串联使用时，要求同组容量差很小，即同个档次组合到一块，如果档次搞混，就会造成组合后电池容量同组不均一。在使用电池组时，用同样的方法充电，容量低的提前达到终止电压，而容量高的仍在继续放电，这样会产生容量低的过放，同一组合影响容量高的电池，反复的充放电使用后，整个电池组就会不能使用，就如同几个劲大的和几个劲小的人在一起，干同样的活出同样的力气一样，结果就会可想而知，所以分档准确，标识清楚是分容的一大关键。

二十四、电池的容量

答：电池的容量是指在一定的条件下，确定放电电流，放电时间和终止电压，电池所能取出的电量，通常用C来表示，其单位为安培（AH）或毫安时（MAH）例如：我们平时生产的SC1300MAH即为电池的容量，容量它是电池的一个重要特性参数。是电池品质好坏的第一反应。电池生产的各个过程，可能影响电池的容量其最主要的为正，负极化学活性物质的多少。及其利用率。以及电解液的高低等。

二十五、电池的短路

答：电池的短路有直接短路，隐形短路，微短路。直接短路是指电池正负极直接接触，造成电池无电压现象，隐形短路是指电池在卷绕装配后不短路，经过后期的振动又产生直接短路的现象。而微短路则是电池的正负极有微小的接触。电池充电时有电压，但停止充电后电压便迅速下滑，直至零电压，电池隐形短路和微短路比直接短路更可怕，它会给企业和用户来一些不可估量的损失。

二十六、电池的自放电

答：电池的自放电是指电池在贮存过程中中电压降低，容量自行减少的现象。它是电池性能中最重要的考核参数，电池自放电的形成主要为电池正负极化学活性物质中的杂质以及电解液中的杂质，极片存放时间的长短，卷绕水平高低，转序时间的长短引起的。它是电池生产中急需解决的一大难题。

自放电率用单位时间内容量降低的百分数表示：

X%=C1-C2/C1T×100%

式中C1、C2为贮存前后电池的容量；T为贮存时间，常用天、月或年来计算，在实际的测试中，人们更习惯用指定时间内容量的保持率来表示：

X%=C2/C1×100%

如充电态的NI-MH-电池开路搁置28d后容量保持率应大于60%，自放电率越低，即容量保持率越高，则充电态电池在一定条件下保存后所放出的电量也越多。

二十七、电池的漏液和爬碱

答：电池使用的电解液为强碱，有很高的腐蚀性，所以电池使用过程中需要密封，即电解液不能外漏。但是如果电池的生产工艺设计不合理，生产过程操作不当，便会引起电池内压升高，造成盖帽的防爆孔无法承受电池内部的压力，电解液从盖帽防爆孔外露的现象叫漏液。如防爆球压力较大。封口不好，造成电解液从壳口边爬出的现象叫爬碱。（电解液有个特性，在空气中会自动的沿器体向外扩散，人们习惯叫爬碱）。不论是漏液还是爬碱，其对用户的危害都很大。也是所有用户不能允许的它可能对用户的设施造成损坏。在电池分容后要将电池漏液或爬碱挑出。

通过以上几种原因，可以看出，化成分容是电池质量的关口。整个操作过程，都应十分注意，除看准时间和电流外，测量终止电压，开关的漏开，关，上柜后接触不良，都会造成不良后果。另外上架接触不良还会产生短路，外观不良等。

二十八、高倍率充电情况可分为：

答：充电分为标准充电，涓流充电，快速充电，高倍率充电，超高倍率充电，其中标准充电即用0.1C＊14—16H 或0.2C*6—7H为标准充电。

涓流充电：用1／50—1/20C充电为涓流充电。

快速充电：0.4—0.5C 充电3—4H为快速充电.

高倍率充电:1C,1.5C充1—1.5H是高倍率充电.

超高倍率充电:4C—6C充电15MIN—25MIN是超高倍率充电.

二十九、套PVC膜应注意什么，有何做用？

答：电池的外包装同样也是非常重要的一个环节，套PVC膜有如下作用：

1、能够告诉使用者正确的使用此产品；

2、套上PVC膜后电池外观更加引人注目，更能够让所有人来接受此产品；

所以在套PVC膜时一定要注意如下几点：

1、PVC膜的正负极方向必须正确；

2、使用的PVC膜所显示的内容必须与电池实物相符；

3、PVC外膜热缩不能有收缩不良的现象且不能够有膜破现象；

三十、电池组点焊需注意那些方面？

答：将连接片与电池焊接在一起主要是起到引流的作用，点焊时需注意是否有虚焊、炸火、焊点不均现象；其中每一项都将直接影响着电池的性能时否合格。虚焊、炸火则易导致电池高内阻及断路（即没有电压），导致电池无没使用。焊点不均则会影响极耳的点焊拉力；电池在组合过程中有两种情况：

1、将两只以上电池串联在一起，此时将是增加电池的电压电池的容量不会发生变化；

2、若将电池并联在一起，则将增加电池的容量，电池的电压不会化生变化，所以电池组在制作时必须严格按照客户要求进行制作；

三十一、电池的喷码与移印对电池有何作用？

答：电池的喷吗与移印主要是为了明确电池的使用范围及使用方法，所以电池组或单只电池在喷码与移印时必须严格按照工艺要求进行，喷码和移印外观要求：1、字体必须一样大，2、不可有断笔现象，3、字体必须清晰可见；

三十二、电池挂卡与吸嗦有何作用，需注意一些什么？

答：电池在吸嗦或挂卡是为了使电池外观更加美观而增加的一道工序，所以在此工序主要不良为外观不良，其种类如下：

1、假吸；

2、电池吸反；

3、纸卡吸反；

4、纸卡用错，所以在进行此道工序生产时，必须先检查所有产品的型号与纸卡的型号是否一致，另外再检查机器的动行方式，了解此问题后就可进行大批量投产了。

三十三、名词解释:

1、化学电源：化学电源是一种把化学能转化为低直流电能的装置，通常也叫电池。

2、电动势：电池开路时，即无电流通过时，正负极之间的平衡电位之差为电池电动势。

3、开路电压：开路电压是两极之间联接的外线路断路时，两极之间的电位差。

4、成流反应：电池工作时电极上进行的电化学反应称为成流反应。

5、工作电压：电池的工作电压是电池在闭路负载时的电压，又称为负载电压或放电电压。

6、电池内阻：电池的内阻R内又称全内阻是指电流通过电池内部受到的阻力，包括欧姆内阻及极化内阻，浓差内阻。

7、初始电压：通常将放电开始的瞬间（约几秒）测得电压称为初始工作电压。

8、终止电压：电压下降到不宜再继续放电的最低工作电压称为终止电压。

9、充电电压：蓄电池放电后，用一个直流电源对他进行充电时所表现的电压是充电电压。

10、电池容量：电池的容量是指一定放电制度下（I放，T放，V终）从电池获得电量的值。单位用安培时（Ah）表示。

11、理论容量：理论容量是假设活性物质全部参加放电反应时所给出的容量。

12、实际容量：实际容量是指在一定放电条件（温度,放电率，终止电压等）下电池所输出的电量。

13、额定容量：（标称容量）所谓额定容量系指在规定的放电制度下由制造厂标明电池所能提供的安时容量最小值。即指在25摄氏度。0.2C放电到1.0V时最低放电量用MAH表示容量。

14、放电率：放电率是电池额定容量与放电时间的比值，系指电池在规定时间内放出其额定容量时所输出的电流值。

15、比容量：单位质量或体积电池所给出的容量称为质量比容量或体积比容量。

16、自放电：电池在贮存过程中容量自行下降的现象叫自放电（Ni-cd存放八天≤13%，Ni-MH≤18%）。

17、循环周期:蓄电池经历一次充电和放电称为一个周期(或一次循环).

18、使用周期：在一定放电制度下，电池容量降到额定容量70%-80%，之前电池能经受充电与放电次数称为蓄电池的使用周期。

19、电池能力：电池能力是指电池在一定放电条件下对外作用所输出的电能，通常有瓦时（WH）表示。

20、比能量：单位质量的电池输出的能量称为质量比能量，单位体积电池的输出的能量称为体积比能量。

21、电池组：几只电池通过连接片组合在一起。通常分为串连接，并联连接。

22、放电平台：时间是指放电时，电压从起始电压降至1.2V时放电时间。

23、一次电池：（也叫原电池）是指电池放完电后用户不能在第二次使用的电池。

24、可充电电池：（也叫二次电池）指电池在放完电后，通过充电能使活性物质复原的电池通常可循环电池可使用几百次甚至几千次。

25、镍网冲槽：将镍网利用工艺规定标准之相应模具冲上槽位，使之点焊极耳时外露尺寸合格及减少虚、假、脱焊。

26、镍网分档：按一定档次（一般0.3g）将相同型号、不同重量的镍网分档，使之在涂片过程中附料保持一致。

27、涂片：将各档次之镍网基体通过涂膏机间隙的调节使之档次不同的镍网附料保持一致。

28、附料：通过配料房配制，在涂片或拉浆过程中附于正、负极片上的浆料。

29、刮片：利用刮片刀将极片上多余附料（极耳上的附料）刮平整、干净，使之重量合格，附料均匀。

30、裁片：按工艺之规定将裁片刀调节一致，使之裁片长度、宽度符合工艺要求。

31、压片：将对滚机调节相应的间隙，使极片长、宽、厚符合工艺。

32、拉浆：将浆料利用钢带通过相应间隙之模后在烤箱烤干拉出拉浆炉。

33、分片：利用相应的分片刀将大片分成工艺规定之宽度

三十四、组排有何作用，易产生那些不良，有何影响？

答：电池组排代表着最少将是两只电池以上组合在一起，所以电池在组合时需注意如下几点：

1、电池的高度必须一致否则易出现高矮不一致的情况；

2、需严格区分电池之间的容量档次，不可将不同档次的电池组合在一起，否则会导致电池组漏液及降低电池使用次数；

3、电池在组排时必须打平，否则将影响电池的外观及成品尺寸，最终将导致电池组客户无法使用，所以必须严格按照相关要求及相关作业指导书进行；

4、打组排时需注意安全防护措施，小心502胶水溅入眼内；

电池术语：

（1）充电率：C-rate

（2）终止电压：Cut-off discharge voltage

（3）开路电压：Open circuit voltage

（4）放电深度：Depth of discharge

（5）过放电：Over discharge

（6）过充电：Over charge

（7）能量密度：Energy density

（8）自我放电：Self discharge

（9）循环寿命：Cycle life

（10）记忆效应：Memory effect

电池工序术语

negative/ positivepaste mixing

负/正极混浆

negative foundation paste coating

负极拉底浆

negative paste coating负极拉浆

coating and sintering拉浆烧结

the negativeplate cutting负极裁片

automatic cutting滚切

classifying by weight极片分级

re-rolling复压

smoothing较平

recircling the belt复绕

impregnating浸渍

water boiling水煮

scrubbing the plate刷片

drying烘干

punch冲切

round corner圆角

the first inspection首检

punched steel belt穿孔钢带

tab welding (to plate)点焊极耳

electronic balance 电子天平

winding卷绕

welding current collector点焊集流盘

changing the can倒壳

testing short circuit测短路

welding collector to can bottom点底

electrolyte filling加电解液

vacuumize抽真空

inserting insulation spacer (separating loop)装隔断圈

groove滚槽

applying(smearing)sealant涂封口蜡

insert gasket按密封圈

welding cap点焊盖帽

vent cap 组合盖帽

manual caps assembling人工按帽

crimping封口

formation化成

batteries sorting电池分容

sending to warehouse成品入库

microporous polyethylene separator 聚乙烯微孔隔膜

pellon Separator培纶隔膜

safety vent安全泄气阀

terminal极端

continuous pasting连续拉浆

ultrasonic weld超声波点焊

laser激光

displacement 搁置

testing internal resistance测内阻

anode 阳极

cathode阴极

grid板删(铅酸电池)

pack包装

performance性能

material材质

appearance外观

shape外形

porosity 孔隙率

desiccant干燥剂

unsealing pressure 开启压力

toughness韧性

vent ball防爆球

flatness平整度

rigidity 硬度

nylon尼龙

compact致密

uniformity均匀

thickness厚度

area specific density面密度

contractility收缩性

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一文读懂GPU通信互联技术：到底什么是GPUDirect、NVLink、RDMA？

大家过年好哈，我是老猫，猫头鹰的猫。

在之前的文章中，我们详细介绍过PCIe、RDMA、NVlink、CXL 等互联技术。

但很多小伙伴在后台留言，想让我更系统的介绍GPU的通信互联技术，毕竟单篇技术的介绍，并不能让大家对GPU互联技术有一个系统全面的了解。

所以，今天我们就通过这篇文章来详细的介绍下GPU通信互联技术。

为什么需要GPU互联技术？

我们都知道，在GPU未出现前，CPU一直是计算机中的绝对核心，甚至连存储、内存、网络等子系统的能力都是CPU说了算。

比如，一个CPU能够支持多大的内存，CPU都是有严格要求的。甚至同样一颗CPU，只是支持不同的内存，都能卖两个价格。

这也导致了Intel的"独断专行"，其它人想对CPU做点"手脚"那是被限制的死死的 ，可以说Intel真正做到了"此路是我开，此树是我栽，要想此路过，留下买路财"，这直接导致了英特尔在产品创新方面一直"挤牙膏"。

但人算不如天算，没想到大数据分析、AI、视觉渲染、基因分析以及EDR仿真等需求的突然爆发，给了NVIDIA的GPU带了巨大增长空间。

GPU的快速增长超出了所有人的预料，它几乎彻底颠覆了CPU在计算机系统中的地位，而传统的根据CPU为核心设计的互联通信方式在GPU高速增长的情况下开始慢慢成为了阻碍，原有的通信技术已经成为效率阻碍。

比如，传统方式如果想把数据从存储系统转运到GPU显存中，由于历史原因此过程受CPU管理。随着计算负载从较慢的CPU转移到较快的GPU后，I/O逐渐成为系统的性能瓶颈。

面对这种情况，那么GPU就要在原有的计算机里"开路"了。

为了更好的让大家理解GPU互联技术，本文按照GPU的使用模式分为两种方式来讲解，分为单机多卡GPU互联技术 和多机多卡GPU通信技术。

好不，不多说了，我们马上开始。

一、单机多卡GPU通信技术

谈到GPU"开路"的通信技术，我们就不得不聊到GPUDirect这项技术。

1、GPUDirect

GPUDirect是NVIDIA开发的一项技术，可实现GPU与其他设备（例如网络接口卡 (NIC) 和存储设备）之间的直接通信和数据传输，而不涉及CPU。

使用GPUDirect，网络适配器和存储驱动器可以直接读写GPU内存，减少不必要的内存消耗，减少CPU开销并降低延迟，从而显著提高性能。

发展到今天，GPUDirect技术发展经历了四个阶段：

2010 年，GPU支持与网卡，存储等设备共享内存，即GPUDirect Shared Memory；

2011 年，NVIDIA推出GPUDirect P2P（Peer-to-Peer），支持同一PCIe 总线上的GPU之间的内存访问；

2012 年底，GPU Direct RDMA 完美的解决了计算集群节点间GPU卡PCIe 总线的通信问题。该技术将在多机的GPU通信中详细说明。

如今，GPUDirect 技术已经逐渐完善，形成了包括GPUDirect Storage、GPUDirect RDMA、GPUDirect P2P 和 GPUDirect Video四组重要技术的组合。

1）GPUDirect Storage

对AI和HPC应用而言，随着数据规模的不断扩大，数据加载时间对系统性能影响越发显著。随着GPU计算速度的快速提升，系统I/O（数据从存储读取到GPU显存）已经成为系统瓶颈。

GPUDirect Storage提供本地存储（NVMe）/远程存储（NVMe over Fabric）与GPU显存的直接通路，它可以减少不必要的系统内存拷贝（通过bounce buffer）。它可应用网卡NIC和存储系统附近的DMA引擎，直接向GPU显存写入/读取数据。

2）GPUDirect RDMA

RDMA (Remote direct memory access)技术可使外围PCIe设备直接访问GPU显存。GPUDirect RDMA被设计用来支持GPU间快速跨机通信。它能减轻CPU负载，同时也能减少不必要的通过系统内存进行的数据拷贝。

GPUDirect RDMA在CUDA Toolkit中提供支持。您可联系网络供应商下载相关驱动，来使用RDMA功能。它对Tesla and Quadro GPU都是可用的。

3）GPUDirect for Video

GPUDirect for Video提供一个服务于frame-based的通过优化的流水线功能。设备包括：frame grabbers、video switchers、HD-SDI capture、CameraLink device，它可以把视频帧高效地向GPU显内中写入/读出。

过去处理视频的第三方硬件与GPU交互时，会引入不必要的延迟，如图6左边所示。有了GPUDirect for Video技术，I/O设备和GPU可达到很好的同步（两个设备driver间拷贝数据），同时能减少CPU的负载。GPUDirect for Video由第三方公司的SDK提供，开发者对视频流进/出GPU（通过OpenGL， DirectX or CUDA在子帧的传输过程）有充分的控制能力[7]。

4）GPUDirect P2P

GPUDirect P2P支持GPU之间通过memory fabric（PCIe或NVLink）直接进行数据拷贝。CUDA driver原生支持P2P技术，开发者可使用最新的CUDA Toolkit和driver来实现GPU间直接通信[6]（一般用于机内通信）。

2、NVLink

介绍完GPU Direct技术后，我们来看一下另一项机内互联技术NVlink。

当训练数据不断增长时，PCIe 的带宽满足不了需求，会逐渐成为系统瓶颈。为提升多 GPU 之间的通信性能，充分发挥 GPU 的计算性能，NVIDIA 于 2016 年发布了全新架构的 NVLink。 这项技术不仅仅是SLI技术的升级，而且是对GPU如何互连的根本性重新思考。

NVLink 是一种高速、高带宽的互连技术，用于连接多个 GPU 之间或连接 GPU 与其他设备（如CPU、内存等）之间的通信。NVLink 提供了直接的点对点连接，具有比传统的 PCIe 总线更高的传输速度和更低的延迟。

NVLink代表了多GPU互连技术的逻辑演变，不仅在速度方面，而且在架构设计方面。NVLink的结构由可以双向传输数据的高速数据通道组成。与传统的基于总线的系统不同，NVLink采用点对点连接，有效减少瓶颈并提高数据吞吐量。最新的迭代提供高达900GB/s的带宽，比SLI的功能有了显着增强。

NVLink与众不同的关键功能之一是它支持网状拓扑的能力。与旧技术的菊花链或中心辐射型拓扑相比，网格设置允许GPU之间实现更通用且数量更多的连接。这在数据中心和高性能计算应用程序中特别有用，在这些应用程序中，复杂的数据路由是常态。

统一内存是NVLink的另一个特点。这允许GPU共享公共内存池，从而实现更高效的数据共享并减少在GPU之间复制数据的需要。这对于机器学习和大数据分析等应用程序来说是一个巨大的推动，在这些应用程序中，大型数据集通常超过单个GPU的内存容量。

NVLink还改善了延迟，这是任何高性能计算设置中的一个关键因素。 较低的延迟可确保GPU之间更快的数据传输和同步，从而实现更高效的并行计算。这是通过NVLink的直接内存访问 (DMA) 功能实现的，允许GPU直接读写彼此的内存，而不需要CPU的参与。NVSwitch

NVLink技术无法使单服务器中8个GPU达到全连接，为解决该问题，NVIDIA 在2018年发布了NVSwitch，实现了NVLink的全连接。NVIDIA NVSwitch 是首款节点交换架构，可支持单个服务器节点中 16个全互联的GPU，并可使全部8个GPU对分别达到 300GB/s 的速度同时进行通信。

3、NVSwitch

单服务器中8个GPU卡可以依靠NVLink实现全连接。超过8个之后，就要依靠NVSwitch来实现了。

NVIDIA NVSwitch将多个NVLink加以整合，在单个节点（如 NVIDIA HGX A100）内以NVLink的较高速度实现多对多的GPU通信，从而进一步提高互联性能。NVLink和NVSwitch 的结合使NVIDIA得以高效地将AI性能扩展到多个GPU，每个GPU都有12个连接NVSwitch 的NVLink链路，可实现高速的多对多通信

二、多机之间GPU卡通信技术

随着大数据分析、科技计算、AI 计算等应用对算力需求巨大，单机形态已经不能满足用户需求，

多机多卡的计算是一个常态，多机间的通信是影响分布式训练的一个重要指标。在这里我们谈谈多机之间GPU卡的通信技术，主要有RDMA、GPUDirect RDMA和IP over InfiniBand等技术。

1、RDMA

在我们之前的《RDMA--让数据中心"狂飙"？》文中详解介绍过RDMA这个技术，有兴趣的可以转移到对应文章阅读。

在在传统的 TCP/IP 网络通信中，数据发送方需要将数据进行多次内存拷贝，并经过一系列的网络协议的数据包处理工作；数据接收方在应用程序中处理数据前，也需要经过多次内存拷贝和一系列的网络协议的数据包处理工作。经过这一系列的内存拷贝、数据包处理以及网络传输延时等，服务器间的通信时延往往在毫秒级别，不能够满足多机多卡场景对于网络通信的需求。

RDMA（Remote Direct Memory Access）是一种绕过远程主机而访问其内存中数据的技术，解决网络传输中数据处理延迟而产生的一种远端内存直接访问技术。

目前 RDMA 有三种不同的技术实现方式：

InfiniBand（IB） ：IB是一种高性能互连技术，它提供了原生的RDMA支持。IB网络使用专用的IB适配器和交换机，通过RDMA操作实现节点之间的高速直接内存访问和数据传输。

RoCE（RDMA over Converged Ethernet ）：RoCE是在以太网上实现 RDMA 的技术。它使用标准的以太网作为底层传输介质，并通过使用RoCE 适配器和适当的协议栈来实现RDMA功能。

iWARP： iWARP是基于TCP/IP协议栈的RDMA实现。它使用普通的以太网适配器和标准的网络交换机，并通过在TCP/IP协议栈中实现RDMA功能来提供高性能的远程内存访问和数据传输。

使用RDMA的优势如下：

零拷贝(Zero-copy) - 应用程序能够直接执行数据传输，在不涉及到网络软件栈的情况下。数据能够被直接发送到缓冲区或者能够直接从缓冲区里接收，而不需要被复制到网络层。

内核旁路(Kernel bypass) - 应用程序可以直接在用户态执行数据传输，不需要在内核态与用户态之间做上下文切换。

不需要CPU干预(No CPU involvement) - 应用程序可以访问远程主机内存而不消耗远程主机中的任何CPU。远程主机内存能够被读取而不需要远程主机上的进程（或CPU)参与。远程主机的CPU的缓存(cache)不会被访问的内存内容所填充。

简单来说，RDMA更像一个去掉中间商的技术，让数据能够快速获取。不再在操作系统、CPU等环节浪费时间。

2、GPUDirect RDMA

GPUDirect RDMA 结合了GPU加速计算和 RDMA（Remote Direct Memory Access）技术，实现了在GPU和RDMA网络设备之间直接进行数据传输和通信的能力。它允许GPU直接访问RDMA网络设备中的数据，无需通过主机内存或CPU的中介。

GPUDirect RDMA通过绕过主机内存和CPU，直接在GPU和RDMA网络设备之间进行数据传输，显著降低传输延迟，加快数据交换速度，并可以减轻 CPU负载，释放CPU的计算能力。 另外，GPUDirect RDMA 技术允许GPU 直接访问RDMA网络设备中的数据，避免了数据在主机内存中的复制，提高了数据传输的带宽利用率

3、IPOIB（IP over InfiniBand）

IPOIB是一种在 InfiniBand 网络上运行IP协议的技术。它将标准的IP协议栈与 IB 互连技术相结合，使得在IB网络上的节点能够使用IP协议进行通信和数据传输。

IPOIB 提供了基于RDMA之上的IP网络模拟层，允许应用无修改的运行在 IB 网络上。但是，IPoIB仍然经过内核层（IP Stack），会产生大量系统调用，并且涉及CPU中断，因此IPoIB性能比RDMA通信方式性能要低，大多数应用都会采用RDMA方式获取高带宽低延时的收益，少数的关键应用会采用IPoIB 方式通信。

在大规模计算中，单机多卡场景下使用GPUDiect、NVLink技术，分布式场景下使用 GPUDirect RDMA技术，可以大大缩短通信时间，提升整体性能。

Nvidia 数据中心明星产品

1、Magnum IO

Nvidia Magnum IO是数据中心IO的并行化、智能化架构，它是IO的加速平台。该架构最大限度地提升存储、网络、多节点和多GPU通讯性能，为大型语言模型、推荐系统、成像、仿真和科学研究等全球重要的应用优化实现加速。

它可以最大化很多重要应用的存储、网络、多节点和多GPU通信性能。利用存储IO、网络IO、在网计算和IO管理简化和加速数据移动、访问、多GPU和多节点管理。Magnum IO支持Nvidia CUDA-X库，同时能利用一系列Nvidia GPU和Nvidia网络硬件拓扑实现高吞吐和低延迟。

2、DGX

DGX是一个完整的超级计算机，它是一套完整的人工智能解决方案，包括硬件设备、软件工具和优化，具有很高的集成度和易用性，适用于企业和研究机构。DGX的系列产品有：DGX-1、DGX-2、DGX A100、DGX H100、DGX GH200、DGX SuperPod、DGX BasePod。

3、HGX

HGX是一个计算模组，整合了NVIDIA GPU 、 NVLink 、 NVIDIA 网络以及全面优化的 AI 和高性能计算 (HPC) 软件堆栈的全部功能，可提供最高的应用性能并加快获得见解的速度。

虽然在系统完备性上不如DGX，但它可进行灵活的配置调整，适用于云服务提供商和大型数据中心。HGX的系列产品有：HGX A100、HGX H100、HGX H200。

总结：

本文主要介绍了GPU间通信技术，包括单机多卡间的GPUDirect 和NVLink 技术，多机多卡间的RDMA、IPOIB以及GPUDirect RDMA 技术。在大规模计算中，单机场景下使用NVLink技术，分布式场景下使用GPUDirect RDMA技术，可以极大的缩短通信时间，提升整体性能。欢迎大家持续关注。

END

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