218650 / 21700 圓柱、方形和軟包鋰電池結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)分析

時(shí)間:2018-11-29 10:05來源:電池材料 作者:綜合報(bào)道
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       目前，主流的鋰電池封裝形式主要有三種，即圓柱形、方形和軟包，不同的封裝結(jié)構(gòu)意味著不同的特性，它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)。

一、圓形鋰電池分析
 
       圓形鋰電池是指圓柱型的鋰電池，最早的圓柱形鋰電池是由日本SONY公司于1992年發(fā)明的18650鋰電池，因18650圓柱型鋰電池的歷史相當(dāng)悠久，所以市場(chǎng)的普及率高，圓柱型鋰電池采用成熟的卷繞工藝，自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品傳品質(zhì)穩(wěn)定，成本相對(duì)低。
 
       圓柱型鋰電池有諸多型號(hào)，比如常見的有17490、14650、18650、26650、21700等。圓柱型鋰電池在日本、韓國(guó)的鋰電池企業(yè)中較為流行，中國(guó)國(guó)內(nèi)也有相當(dāng)規(guī)模的企業(yè)生產(chǎn)圓柱型鋰電池。
 
 
        隨著國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車市場(chǎng)的高速發(fā)展，整車企業(yè)對(duì)動(dòng)力電池在能量密度、制造成本、產(chǎn)品附加屬、性循環(huán)壽命等方面都提出了更高的要求。在原材料領(lǐng)域尚未獲得巨大突破的前提下，適當(dāng)增大圓柱電池的體積以獲得更多的電池容量便成為一種可探索的方向。
 
       目前，特斯拉已經(jīng)啟動(dòng)了21700電池的規(guī)�；a(chǎn)，并計(jì)劃用于特斯拉汽車Model3上，如果在特斯拉其他車型上測(cè)試通過，將全部替換掉之前使用的18650電池，特斯拉的做法或?qū)⒃谑澜绶秶鷥?nèi)引領(lǐng)一股“21700風(fēng)潮”。
 
二、方形鋰電池分析
 
 
         方形鋰電池通常是指鋁殼或鋼殼方形電池，方形電池的普及率在國(guó)內(nèi)很高，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池廠商多采用電池能量密度較高的鋁殼方形電池為主，因?yàn)榉叫坞姵氐慕Y(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，不像圓柱電池采用強(qiáng)度較高的不銹鋼作為殼體及具有防爆安全閥的等附件，所以整體附件重量要輕，相對(duì)能量密度較高。方型電池有采用疊片和卷繞兩種不同的工藝。
 
        但由于方形鋰電池可以根據(jù)產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行定制化生產(chǎn)，所以市場(chǎng)上有成千上萬(wàn)種型號(hào)，而正因?yàn)樾吞?hào)太多，工藝很難統(tǒng)一。方形電池在普通的電子產(chǎn)品上使用沒有問題，但對(duì)于需要多只串、并聯(lián)的工業(yè)設(shè)備產(chǎn)品，最好使用標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的圓柱形鋰電池，這樣生產(chǎn)工藝有保證，以后也更容易找到可替換電池。
 
三、軟包鋰電池分析
 
        軟包鋰電池所用的關(guān)鍵材料—正極材料、負(fù)極材料及隔膜—與傳統(tǒng)的鋼殼、鋁殼鋰電池之間的區(qū)別不大，最大的不同之處在于軟包裝材料(鋁塑復(fù)合膜)，這是軟包鋰電池中最關(guān)鍵、技術(shù)難度最高的材料。軟包裝材料通常分為三層，即外阻層(一般為尼龍BOPA或PET構(gòu)成的外層保護(hù)層)、阻透層(中間層鋁箔)和內(nèi)層(多功能高阻隔層)。
 
 
軟包電池的包裝材料和結(jié)構(gòu)使其擁有一系列優(yōu)勢(shì)：
 
       安全性能較好，軟包電池在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑膜包裝，發(fā)生安全問題時(shí)，軟包電池一般會(huì)鼓氣裂開，而不像鋼殼或鋁殼電芯那樣發(fā)生爆炸;
 
       重量相對(duì)輕，軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰電池輕40%，較鋁殼鋰電池輕20%;內(nèi)阻小，軟包電池的內(nèi)阻較鋰電池小，可以極大的降低電池的自耗電;
 
       循環(huán)性能好，軟包電池的循環(huán)壽命更長(zhǎng)，100次循環(huán)衰減比鋁殼少4%～7%;
 
       設(shè)計(jì)比較靈活，外形可變?nèi)我庑螤�，可以更薄，可根�?jù)客戶的需求定制，開發(fā)新的電芯型號(hào)。
 
      不足之處為一致性較差，成本較高，容易發(fā)生漏液。成本高可通過規(guī)�；a(chǎn)解決，漏液則可以通過提升鋁塑膜質(zhì)量來解決。
 
四、圓形方形電池技術(shù)特性對(duì)比
 
        1.電池形狀方面：方形鋰電池可以任意大小，所以是圓柱電池不能比的。
 
        2.倍率特性方面：圓柱形鋰電池焊接多極耳的工藝限制，所以倍率特性稍差于方形多極耳方案
 
        3.放電平臺(tái)方面：采用相同的正極材料、負(fù)極材料、電解液所以理論上放電平臺(tái)是一致的，但是方形電池內(nèi)阻稍占優(yōu)勢(shì)，所以放電平臺(tái)稍微高一點(diǎn)。
 
        4.產(chǎn)品質(zhì)量方面：圓柱鋰電池工藝非常成熟，極片公有二次分切缺陷機(jī)率低，且卷繞工藝較疊片工藝成熟度及自動(dòng)化程度都要高疊片工藝目前還在采用半手工方式，所以對(duì)于電池的品質(zhì)存在不利影響。
 
        5.極耳焊接方面：圓柱鋰電池極耳較方形鋰電池更易焊接，方形電池易產(chǎn)生虛焊影響電池品質(zhì)。
 
        6.PACK成組方面：圓形電池相對(duì)具有更易用特點(diǎn)，所以PACK方案簡(jiǎn)單，散熱效果好，方形電池PACK時(shí)要解決好散熱的問題。
 
        7.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)方面：方形電池邊角處化學(xué)活性能較差，長(zhǎng)期使用電池性能下降較為明顯。
 
        總之，無(wú)論圓柱、方形還是軟包電池，目前之所以都能快速發(fā)展，是因?yàn)樗鼈冊(cè)诟髯陨瞄L(zhǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域，都得到了很好的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池廠家都在預(yù)言方形會(huì)成為動(dòng)力電池的主流，但是以Tesla為代表的圓柱動(dòng)力電池應(yīng)用廠家，在技術(shù)上不斷創(chuàng)新，整車電池能量密度不斷提升，電池性能表達(dá)更卓越。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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