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圓柱、方形和(hé)軟包鋰(lǐ)電池結構特點

2023-10-20 10:53:50 229

目前,主流的鋰電池封裝形式主要有三種,即圓柱、方形和軟包(bāo),不同的封裝結構意味著不同的特性,它們各有優缺點。

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一、圓形鋰電池

圓(yuán)形鋰電池是指圓柱型鋰電池,最早的圓柱形鋰電池是由日本SONY公司於1992年發明的18650鋰電池,因為18650圓柱型鋰電池的曆史相當悠久,所(suǒ)以(yǐ)市場的(de)普及率非常高,圓柱(zhù)型鋰電池采用相當成熟的卷(juàn)繞工藝(yì),自動化程度高,產品傳品質穩定,成本相對較低(dī)。圓柱型鋰電池有諸多型號,比如常(cháng)見(jiàn)的有1465017490186502170026650等。圓柱型鋰電池在日本、韓國(guó)鋰電池企業中(zhōng)較為流行,中國國內(nèi)也有相當規模的企業(yè)生產圓柱型鋰(lǐ)電池。

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隨著(zhe)電動汽車(chē)市場的進一步擴大和對續航裏程要求的不斷提升,整車企業對動力電(diàn)池(chí)在能量密度、製(zhì)造成本、循環壽命(mìng)和產品附加屬性等方(fāng)麵都提出了更(gèng)高的(de)要求。在(zài)原材料領域(yù)尚未獲得巨大突破的前提下,適當增大(dà)圓柱電池的體積以獲得(dé)更多的電(diàn)池容量便(biàn)成為一種可探(tàn)索的方向。目前,特(tè)斯拉已經啟動了21700電池的規模化生產,並計劃用(yòng)於特斯拉汽車Model3上,如果在特斯拉其他車型上測試通過,將全部替換掉之前使用的18650電池(chí),特斯拉的做法(fǎ)或將在世界範圍內引領一股“21700風潮

二、方形鋰電池

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方形鋰電池通常是指鋁殼或鋼殼方(fāng)形電池,方(fāng)形電池的普及率在(zài)國內(nèi)很高,隨著(zhe)近年汽車動力電池的興起,汽車續航裏(lǐ)程與電池容量之間的矛(máo)盾日漸突顯,國內動(dòng)力電池廠商多采用電池能量密度較高的(de)鋁殼方形電池為主,因為方形(xíng)電池的結構較為簡單,不像圓柱電池采用強度較高的不鏽鋼作為殼(ké)體及具有(yǒu)防爆安全閥的等附件(jiàn),所以整體附件重量要輕,相對能量密度較高。方型電池有(yǒu)采用卷繞和疊片兩(liǎng)種不同的(de)工藝。

但由於方形鋰電池可以根據產品的尺(chǐ)寸(cùn)進行定製化生產,所(suǒ)以市場上有成千上萬種型號,而正因為型號太多(duō),工藝很難統一。方形電池在(zài)普通的電子產(chǎn)品上使用沒有問題,但對於需(xū)要多隻串、並聯的工業設備產品,最(zuì)好使用(yòng)標準(zhǔn)化生產的圓柱(zhù)形(xíng)鋰電池,這樣生產工藝有保證,以後也更(gèng)容易找到可替換(huàn)的電池。

三(sān)、軟包鋰電池

軟包鋰電池(chí)所用(yòng)的關鍵材料正極材料、負(fù)極材料及隔膜與傳統的鋼殼、鋁殼鋰電池之間的區別不大,最大的不(bú)同之處在於軟包裝材料(鋁塑複合膜),這是軟包鋰電池中最關(guān)

鍵、技術難度最高的材料。軟包裝材料通常分為三層,即外(wài)阻層(一(yī)般為尼龍BOPA或(huò)PET構成的外層保護(hù)層(céng))、阻(zǔ)透層(中間層鋁箔)和內層(多功能高阻隔層(céng))

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軟(ruǎn)包電池的包裝材料和結構使其擁有一係列優勢,電動知家公眾號總結下,比如,安全性能好,軟包電池在結構上(shàng)采用鋁塑膜包裝,發生安全問題時,軟包電池一般(bān)會鼓氣裂開,而不像鋼殼或鋁殼電芯那樣(yàng)發生爆炸;重量輕,軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰電池輕(qīng)40%,較鋁殼(ké)鋰電池輕20%;內阻小,軟包電池的內阻較鋰電池小(xiǎo),可以(yǐ)極大的降低電池的自耗電;循(xún)環性能好,軟(ruǎn)包電池(chí)的循環壽(shòu)命更長,100次循環衰減比鋁殼(ké)少4%7%;設計靈活(huó),外形可變任意形狀(zhuàng),可以更薄,可根據客戶的需(xū)求定製,開發新的電芯(xīn)型號。軟包電池的不足之處是一致性較差,成本較高,容易發生漏液。成本高(gāo)可通過規模化生產解決,漏液(yè)則可以(yǐ)通過提升鋁塑膜質量來解決。

四、技術特性對比分析

1.電池形狀:方形鋰電(diàn)池(chí)可以任意大小,所以是圓柱電池不能比的(de)。

2.倍率特(tè)性:圓柱(zhù)形鋰電池(chí)焊接多極耳的工藝限製,所以倍率(lǜ)特性稍差(chà)於方形(xíng)多極耳方案(àn)

3.放電平(píng)台:采用相同的正(zhèng)極材(cái)料、負極材料、電解(jiě)液所以(yǐ)理(lǐ)論上放電平台是一致的,但是方形電池內阻稍占優勢,所(suǒ)以放電平台稍微高一點。

4.產品質量:圓柱鋰電池工藝非常成熟,極片公有二次分切缺陷機率低,且卷繞(rào)工藝較疊片工藝成熟度(dù)及自動化程(chéng)度都要高疊片工藝目前還在采用半手工方式,所以對於電池的品質存在不(bú)利影響。

5.極(jí)耳焊接:圓柱鋰電池極耳較方形鋰電池更(gèng)易焊接,方形電池易產生虛焊影響(xiǎng)電池品質。

6.PACK成組:圓形電池相對具有更易(yì)用特點,所以PACK方案簡單,散熱(rè)效果好(hǎo),方形電池PACK時要解決好散熱的問題。

7.結構特點:方形電池邊角處化學活性(xìng)能較差,長期(qī)使用電池(chí)性能下降較為明(míng)顯。

總之,無論(lùn)圓柱、方形還是軟(ruǎn)包電池,目(mù)前之所以都能快(kuài)速發展,是因為它們在各自(zì)擅長的(de)應用領域,都得到(dào)了很好的應用。國內動力(lì)電(diàn)池廠家都在預言方形會成為動力(lì)電池的主流,但是以Tesla為     代表的圓柱動力電(diàn)池應(yīng)用廠家,在技(jì)術上不斷(duàn)創新,整車電池能量密(mì)度不斷提升,電池性能表達(dá)更卓越。

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