现在,通行的锂离子电池外壳形态有三种,分别是圆柱形、方形和软包式,这些不同的外壳构造决定了各自的性能,它们都具备各自的利弊。
以下先通过一个简短的视频来对电池结构组成做一个直观的了解。
二、圆形锂电池
圆形电池即为圆柱状电池,最初圆柱形电池由日本索尼公司于1992年研发出18650圆柱形电池,由于18650圆柱形电池的历史较为长久,因此市场中的普及程度极高,圆柱形电池运用了非常成熟的卷制技术,自动化水平高,产品传递的优良性稳定,生产费用比较低廉。圆柱状电池种类繁多,诸如14650、17490、18650、21700、26650等型号较为普遍。此类电池在日本及韩国电池厂商中应用广泛,国内同样存在大量生产圆柱状电池的企业。
三、方形锂电池
方形电池多见铝制或钢制外壳,在国内应用广泛,近年来汽车动力电池需求增长,电池容量与续航能力之间的矛盾愈发明显,国内动力电池企业多选用能量密度较高的铝壳方形电池,原因是方形电池构造简单,与圆柱形电池使用的强度大的不锈钢外壳及防爆安全装置等不同,其整体附加重量较轻,因而相对能量密度更大。方型电池有采用卷绕和叠片两种不同的工艺。
四、软包锂电池
软包锂电池与钢壳、铝壳锂电池相比,其核心构成部分如正极材料、负极材料以及隔膜,两者间差异并不显著,真正构成显著差异的要素是软包装材料,即铝塑复合膜,这种材料是软包锂电池中最为核心、技术攻关难度最大的组成部分。软包装材料一般由三层组成,分别是表层,它多用尼龙BOPA或PET制造,起外部防护作用,中间层是铝箔,具有阻隔特性,最里层是高阻隔的多功能层。
五、技术特性对比分析
电池的形态各异,方形的电芯尺寸灵活多变,圆柱状的电芯则无法企及。
圆柱形锂电池焊接多极耳的工艺存在诸多制约因素,因此其倍率性能不及采用方形多极耳的设计方案,表现相对较弱
放电平台情况是这样的,正极材料选用相同,负极材料也选用相同,电解液也选用相同,所以理论上放电平台应该是一样的,但是方形电池内阻表现更优,因此放电平台会略微高一些。
产品质量方面,圆柱形锂电池的制作技术已经相当完善,极片在二次分割时出现瑕疵的可能性很小,而且卷绕工艺比起叠片工艺,无论是在技术成熟度还是自动化水平上都要更胜一筹,叠片工艺目前仍然依赖手工操作,因此这对电池的整体质量带来了一定的负面影响。
圆柱形电池的连接片比方形电池的连接片更容易焊接,而方形电池则更容易出现连接不实的情况,这会影响到电池的整体质量。
圆形电池在应用上更为便捷,因此组装方式较为简便,同时具备良好的热量排散能力,而方形电池在组装时必须妥善处理热量散发难题。
方形电芯的四个拐角部位化学作用力较弱,持续使用后电芯效能衰退现象比较显著。
总而言之,圆柱形、方形以及软包电池之所以眼下都能迅猛发展,是因为它们各自在适用的领域都获得了充分的实践验证。国内众多动力电池生产商都预测方形电池将成为动力电池领域的主导产品,然而以Tesla为代表的圆柱形动力电池应用企业,在技术上持续进行革新,整车电池的能量密度得以稳步提高,电池的综合表现也更为出色。
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