行業動態
圓(yuán)柱、方形和軟包鋰電(diàn)池結(jié)構特點
目前,主流的鋰電池封裝(zhuāng)形式主(zhǔ)要有三種,即圓柱、方形和軟包,不同的封(fēng)裝結構意(yì)味著不(bú)同的特性,它們(men)各有優缺點。

一(yī)、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(chí)是由(yóu)日本SONY公(gōng)司於1992年發明的18650鋰電池,因(yīn)為18650圓柱型鋰電池(chí)的曆史(shǐ)相當悠久,所以市場的普及率非常高(gāo),圓(yuán)柱型鋰(lǐ)電池采用(yòng)相當(dāng)成熟的卷繞工藝,自動化程度高,產品傳品質穩定,成本相對較(jiào)低。圓柱型鋰電池(chí)有諸多型號,比如常見的有14650、17490、18650、21700、26650等。圓柱型鋰(lǐ)電(diàn)池在日本、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(chē)市場的進一步擴大和對續(xù)航裏程要求的不斷提升,整車(chē)企業對動力電池在能量密度、製造成本、循環壽命和產品附加屬性等方麵都提出了更高的要求(qiú)。在原材料領域尚未獲得巨大突破的前(qián)提下,適當增大圓柱電池(chí)的(de)體積以獲得更多的電池容量便成為(wéi)一(yī)種可探(tàn)索的方向。目(mù)前,特斯拉已經啟動了(le)21700電池的規模化生產,並計劃用於特(tè)斯(sī)拉汽車Model3上(shàng),如(rú)果在特斯拉其他車型(xíng)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內(nèi)引領一(yī)股(gǔ)“21700風潮”。
二、方形鋰電池(chí)

方形鋰電池通(tōng)常是指鋁殼或鋼殼方形電池,方形(xíng)電池的普及率在(zài)國內很高,隨著近年汽車動力電(diàn)池的興起,汽車續航裏程與電池容量之間的矛盾日漸突顯,國內動力電池廠商多采(cǎi)用電池能量密度較高的鋁殼方形(xíng)電池為主,因為方(fāng)形(xíng)電池的結構較(jiào)為簡單,不像圓柱電池采用強度較高的不鏽鋼作為殼體及具有防爆安全閥的(de)等附件,所以整體附件(jiàn)重量要輕,相對能量密度較高(gāo)。方型電池有采用卷繞和疊片兩種不同的工(gōng)藝。
但由於方形鋰電池可(kě)以根據產品的(de)尺寸進行(háng)定製化生產,所以市場上有(yǒu)成千上萬種(zhǒng)型號(hào),而正因為型號太多,工藝很難統一。方形電池在普通的電子產品上使用沒(méi)有問題,但對於需要多隻串、並聯的工業設備產品,最好使用標(biāo)準化生產的圓柱形鋰電池,這(zhè)樣(yàng)生產工藝有保證,以後也更容易找到可替換的電池(chí)。
三、軟包鋰電池
軟包鋰電池(chí)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(tóng)之處在於軟(ruǎn)包裝材料(鋁塑複合膜),這是軟包鋰電池中最關
鍵、技術難度最高的材料。軟包(bāo)裝材料通(tōng)常分為(wéi)三層,即外阻層(一般為尼龍BOPA或PET構(gòu)成的外層(céng)保護層)、阻(zǔ)透層(中間層鋁箔)和內層(多功能高阻(zǔ)隔層)。

軟包電池的包裝材料和結構使(shǐ)其擁有一係列(liè)優勢,電動知(zhī)家公眾號總結下(xià),比如,安全性能好,軟包電(diàn)池(chí)在結構上采用鋁塑膜包(bāo)裝(zhuāng),發生安全問題時,軟包電池一般會鼓氣裂開,而不像鋼殼或鋁殼電芯(xīn)那樣(yàng)發生爆炸;重(chóng)量輕,軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰電池輕40%,較鋁(lǚ)殼鋰電池輕20%;內阻小,軟包電池的(de)內阻較鋰電池小,可以極大的降低電池的自耗電;循環性能好,軟包電池的循環壽(shòu)命更長,100次循環衰減比鋁殼少4%~7%;設計靈活,外形可變任意形狀,可(kě)以更薄,可根據客戶的需求(qiú)定製,開發新的(de)電芯型號。軟包電池的不足之處是一致性較差,成本較高(gāo),容易發生漏液。成本(běn)高可通過規模化生產解決,漏液則可以通過提升鋁塑膜質量來(lái)解(jiě)決。
四、技(jì)術特性對比分析(xī)
1.電池形狀:方形鋰電池(chí)可以任意大小,所以是圓柱電池不能(néng)比的。
2.倍率特性:圓柱形鋰(lǐ)電池焊接多極耳的工藝限製,所以倍率特性稍差(chà)於方形多極耳方案
3.放電平台:采用相同的正極材料、負極材料、電解液所以(yǐ)理論上放電平台是一(yī)致的,但是方形電池內阻稍(shāo)占優(yōu)勢,所以放(fàng)電平台稍微高一點。
4.產品質量:圓柱鋰(lǐ)電池工藝非常(cháng)成熟,極片(piàn)公(gōng)有二次分切缺陷機率低,且卷繞工藝較疊片工藝成熟度(dù)及自動(dòng)化程度都要(yào)高(gāo)疊片(piàn)工藝目前還在采用半手(shǒu)工方式,所以對(duì)於電(diàn)池的品質存在不利影響。
5.極耳焊接:圓柱鋰電(diàn)池極耳較方形鋰電池更易焊接,方形電池易產生虛焊(hàn)影響電池品質。
6.PACK成組:圓形電池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時要解決好散熱的問題。
7.結構特(tè)點:方形電池邊角處化學活性能較差,長期使用電(diàn)池性能下降較為(wéi)明顯。
總之,無論圓柱、方形還是軟包電(diàn)池,目前之所以都能快速發展,是因為它(tā)們在各自擅長的應用領域,都得到了很好的應用。國內動力電池廠家都在預言方(fāng)形會(huì)成為動力(lì)電池的主流,但是(shì)以Tesla為 代表(biǎo)的圓柱(zhù)動力電池應用廠家,在技術上不斷創新,整車電池(chí)能量密度不斷(duàn)提升,電池性能表達(dá)更卓越。
