行業動(dòng)態
圓柱、方形和軟包鋰電池結構特點
目前(qián),主流的(de)鋰(lǐ)電池封裝形式主要有三種,即圓柱、方形和軟包,不同的封裝結構(gòu)意味著(zhe)不同的特性,它們各有優缺點。
一、圓形鋰電池
圓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(lǐ)電池,因(yīn)為18650圓柱型鋰電池的曆史相當悠久,所以市(shì)場的普及率非常高,圓柱型鋰電池采用相當成熟的卷繞工藝,自動化(huà)程(chéng)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(xíng)號,比如(rú)常見的有(yǒu)14650、17490、18650、21700、26650等。圓柱型鋰電池在(zài)日本、韓國鋰電池企業中較為流行,中國國內也有相當規模的企業生產圓柱型鋰電池。
隨著電動汽車市場的進一步擴大和對續航裏程要求的不斷提(tí)升,整(zhěng)車(chē)企業對動力電(diàn)池在能量密度、製造成本、循環壽命和產品(pǐn)附加屬性等方麵都提出了(le)更高的要求。在原材料領域尚未獲得(dé)巨(jù)大突破的前(qián)提下,適當增(zēng)大圓柱電(diàn)池(chí)的體積以獲(huò)得更多的電(diàn)池容量便成為一種可探索的方向。目前,特斯拉(lā)已經啟動了21700電池的規模化生產,並計劃用於特斯拉汽車Model3上,如果在(zài)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,特斯拉的做法或將在世界範圍(wéi)內引領一股“21700風潮”。
二、方形鋰電池
方形鋰電池(chí)通常是指鋁殼或鋼(gāng)殼方形(xíng)電池,方形電池的(de)普及(jí)率在國內很高,隨著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盾日漸突(tū)顯,國內動(dòng)力電池廠(chǎng)商多采用電池能量密度較(jiào)高的鋁殼方形電(diàn)池為主,因為方(fāng)形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體(tǐ)及具有防爆(bào)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。方型電池有采用卷繞和疊片兩種不同的工藝。
但由於方形(xíng)鋰電池可以根據產品的尺寸(cùn)進行定製化生產,所以市場上有成千上(shàng)萬種型號,而正因為型(xíng)號太多,工(gōng)藝很難統一。方形電池在普通的電子產品上使用沒有問題,但對(duì)於(yú)需要多隻串、並聯的工業設備(bèi)產品,最好使用標準化生產的(de)圓柱(zhù)形鋰電池(chí),這樣生(shēng)產工(gōng)藝有保證,以後(hòu)也更容易找到可替換的電池(chí)。
三、軟包鋰電池
軟包鋰電池所用的關鍵材料—正極材料、負極材料及隔膜—與傳統的鋼殼、鋁殼鋰電池之間的區別不大,最大的不同之處在於(yú)軟包裝材料(鋁塑複合膜(mó)),這是軟包鋰(lǐ)電池中最關
鍵、技術難度(dù)最高的材料。軟包裝材料(liào)通常分為三層,即外阻層(céng)(一(yī)般(bān)為尼龍BOPA或PET構成的外層保護層)、阻透(tòu)層(中間層鋁箔)和內層(céng)(多功能高阻隔層(céng))。
軟包電池的包裝材料和結構使其擁有一係列優勢,電動知(zhī)家公眾號總結下,比如,安全性能好,軟包電池在(zài)結構上(shàng)采用鋁塑膜包裝,發生安全問(wèn)題時,軟包電池一般會鼓氣(qì)裂開(kāi),而不像鋼(gāng)殼或鋁殼電(diàn)芯(xīn)那樣發生爆炸;重量輕,軟包電(diàn)池重量較同(tóng)等容量的鋼殼鋰電(diàn)池輕40%,較(jiào)鋁殼鋰電池(chí)輕20%;內阻小,軟包電池的內阻較鋰電池小,可以(yǐ)極大的降低電(diàn)池(chí)的自耗電;循環性能好,軟包(bāo)電池的循環壽命更長,100次循環衰減比鋁殼(ké)少4%~7%;設計靈活,外形可變任意(yì)形狀(zhuàng),可以更薄,可根據客戶的需求定(dìng)製,開發新的(de)電芯型號。軟包電(diàn)池的不足之(zhī)處是一致性較(jiào)差,成本較高,容易發生漏液。成本高可通過規(guī)模(mó)化生產解決,漏(lòu)液則可以通過(guò)提升(shēng)鋁(lǚ)塑膜質量來解決。
四、技術特性對(duì)比分(fèn)析
1.電池(chí)形狀:方形鋰電池可以任意大(dà)小,所(suǒ)以是圓柱電(diàn)池不能(néng)比(bǐ)的。
2.倍率特性:圓柱形鋰電池焊接多極耳的工藝限製,所以倍率特性稍差於方形多極耳方案
3.放電平台:采用相同(tóng)的正極材料、負極材(cái)料、電解液所以理論上放電平台(tái)是一(yī)致的,但是方形電池內阻稍占優勢,所以放電平台稍微高一點。
4.產(chǎn)品質量:圓柱鋰電池(chí)工藝非(fēi)常成熟,極片公有二次分切缺陷機率低,且卷繞工藝較疊片工藝成熟(shú)度及自動化程度(dù)都要高疊片工藝目前還在采用半手工方式,所以對於電(diàn)池的品質存在不利影響。
5.極耳焊接:圓柱鋰電池極(jí)耳較(jiào)方形鋰電池更易焊接,方形電池(chí)易(yì)產生虛焊影響電池品質。
6.PACK成組:圓形電池(chí)相對具有更易用特點,所以PACK方案簡單,散熱效果好,方形電池PACK時要解決好散(sàn)熱(rè)的問(wèn)題。
7.結構特點(diǎn):方形電池邊角處化學活性能較差,長期使用電池性能下降較(jiào)為明顯。
總之,無論圓柱(zhù)、方形(xíng)還是軟包電池,目前之所以(yǐ)都能快速發(fā)展,是因為它們在各(gè)自擅長的(de)應用領域,都得到了很好的應用(yòng)。國內動力電池廠家都在預言方形會成為動力電池的主流(liú),但是以Tesla為 代表的(de)圓柱動力電池應用廠家,在技術上不斷創新,整車電池能量(liàng)密度不斷提升,電池性能表達更卓越。