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電芯的三種“姿態”-方形鋁殼、圓柱、軟包的優劣盤點

文章出處:高格官網責任編輯:高格小編作者:高格儀器人氣:發表時間:2022-03-23 15:18:53 【

我們都知道電芯主要分為三種:方形鋁殼電池,圓柱電池和軟包電池。他們的特點分別是什么呢?高格科技儀器本期新聞來一起探討電芯的三種“姿態”。
當前市場上的動力電池主要以方形占主導,數碼產品主要以軟包型電池為主要,圓柱電池則作為高性價比產品填充市場份額,但是這三種類型的電池之間存在優缺點。
 
一、圓柱電池
圓柱鋰電池較早是由日本SONY公司于1992年發明,因18650圓柱型鋰電池的歷史相當悠久,所以市場的普及率高,圓柱型鋰電池采用成熟的卷繞工藝,自動化程度高,產品傳品質穩定,成本相對低。圓柱型鋰電池有諸多型號,比如常見的有17490、14650、18650、26650、21700以及特斯拉去年推出的46800等。
 
1、圓柱卷繞式的優點包括:
卷繞工藝成熟、自動化程度高、生產效率高、一致性好、成本相對較低等,
 
2、缺點包括:
圓柱外形導致的空間利用率低、徑向導熱差導致的溫度分布問題等。由于圓柱電池的徑向導熱性能不佳,電池的卷繞圈數不能太多(18650電池的卷繞圈數一般在20圈左右),因此單體容量較小,應用在電動汽車上時需要大量單體組成電池模組和電池包,連接損耗和BMS管理復雜度都大大增加。
二、方形電池
方形硬殼電池殼體多為鋁合金、不銹鋼等材料,內部采用卷繞式或疊片式工藝,對電芯的保護作用優于于鋁塑膜電池(即軟包電池),電芯安全性相對圓柱型電池也有了較大改善,不過方形硬殼電池關于冷卻系統布置的要求更高。
方形電池的普及率在國內很高,隨著近年汽車動力電池的興起,汽車續航里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用電池能量密度較高的鋁殼方形電池為主。
因為方形電池的結構較為簡單,不像圓柱電池采用強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,相對能量密度較高,單體數量自然隨之降低,因此對BMS電池管理系統的要求也就更低。
三、軟包電池
軟包鋰電池所用材料和處理工藝與傳統的鋼殼、鋁殼鋰電池之間的區別不大,很大的不同之處在于軟包裝材料(鋁塑復合膜),這是軟包鋰電池中關鍵、技術難度非常高的材料。軟包裝材料通常分為三層,即外阻層(一般為尼龍BOPA或PET構成的外層保護層)、阻透層(中間層鋁箔)和內層(多功能高阻隔層)。
軟包電池的包裝材料和結構使其明顯優勢:安全性能好,軟包電池在結構上采用鋁塑膜包裝,相對于硬殼封裝不易發生爆炸;能量密度高,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%;缺點方面:軟包電池目前需要解決標準化與成本高、高端鋁塑膜嚴重依賴進口、一致性較差等問題。
總體上,圓柱、方形和軟包三種封裝類型的電池各有優劣,每種電池都有主導的領域。根據電池的材料特性、產品應用領域、產品特性等結合封裝形式的特點可以確定較佳的封裝方式。每種封裝類型的電池都有自己的工藝難點,好的電池設計涉及電化學、熱、電、機械等諸多領域的復雜問題,對電池及系統的整體設計提出了較高的要求。同時安全性能也是消費者高度關心的問題,不管是哪種電池電芯,需要依據GB38031、GB31241、UN38.3、GB/T31485等測試標準經過常溫或高溫外部短路、過充電、高低溫、短路、防爆、過充過放電、低氣壓、溫度循環、振動、加速度沖擊、跌落、擠壓、針刺、重物沖擊、熱濫用、燃燒、洗滌等系列安全測試,做到不容易起火、爆炸、漏液才算是合格的。

此文關鍵字:方形電池,圓形電池,軟包電池,高格科技,電芯檢測設備
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