電池的化學原理是一樣的,為什麼有稜柱形、軟包式、圓柱形三種電池?

Mondo 數碼 更新 2024-03-06

目前市場上的電池有三種型別,按形狀區分,即:圓柱形電池、稜柱形電池和軟包電池。

圓柱形電池類似於日常生活中的5號電池)。

稜柱形電池由稜柱形鋁合金外殼加固和包裹)。

軟包電池由鋁塑復合薄膜作為封裝材料製成)。

簡單理解:這三種型別的電池主要在外觀上有所區別。 以市場上主流的新能源有軌電車為例,特斯拉旗下的所有新能源有軌電車都使用了圓柱形18650電池。 未來,全系列、比亞迪等國產車型大多仍將採用稜柱形電池; 奧迪 e-tron、梅赫西迪-賓士 EQC 和保時捷 Taycan 使用軟包電池。

接下來,我將向您介紹三種電池的類比。

圓柱形電池優點:技術成熟,成本低,穩定耐用,單體一致性好缺點:能量密度上行空間小,對電池管理系統要求高常見的圓柱形18650電池有:磷酸鐵鋰電池和鋰離子電池。 磷酸鐵鋰電池的標稱電壓為 32V,充電截止電壓為36v;鋰離子電池的標稱電壓為 37V,充電截止電壓為42V,磷酸鐵鋰電池標稱電壓為32v;容量通常為1200mah-3350mah,常用容量為2200mah-2600mah。

圓柱形電池的內部結構可以比作豆皮捲和盤繞在殼中的一千卷。 我們以18650為例,18表示電池的直徑為18mm,65表示高度為65mm,0表示其圓柱形,以此類推。 自從18650被21700取代後,電池的能量密度提高了近20%,成本也低於18650。

事實上,電池容量每增加10%,電池的迴圈壽命就會減少20%。 因為18650電池和21700電池的峰值充電電壓為42v。就一般塊電池而言,一般在39V左右。 每 010V,其迴圈充電壽命可延長一倍。 根據上述兩種圓形電池,其單迴圈次數為300-500次,而方形電池較長,磷酸鐵鋰的電池充電電壓為36v-3.8v。隨著電池容量的增加,充放電倍率將下降30%-40%,電池溫度將公升高20%,這表明需要更強大的電池管理系統來有效控制電池。 方形電池優點:強度高、內阻小、壽命長、空間利用率高

缺點:廠家需求不同,規格多,難以統一

稜柱形電池是目前電池領域應用最廣泛的電池,吉利、蔚來等一系列新能源汽車被國內主流汽車製造商所採用。

稜柱形電池一般以鋁殼或鋼殼為主,國內電池廠家基本採用電池密度較高的稜柱形鋁殼電池,這很大程度上是因為稜柱形電池的結構比較簡單,不像圓柱形電池使用不鏽鋼作為電池外殼和防爆閥等配件, 所以在重量上與圓形電池相比,稜柱形動力電池更輕,能量密度更高。其結構強度高,承受機械負荷能力好,電池內阻小,壽命長,組合後能量密度降低,空間利用率高。

蔚來模組化、柔性切割電池容量專利申請圖)電動汽車中使用的稜柱形電芯也不同,稜柱形電池需要根據不同的需求進行定製,因為它們必須應對不同空間的使用。然而,高靈活性的背後是標準化程度低,難以實現統一的流程。 軟包電池優點:能量密度極高,重量輕缺點:成本高,需要額外的保護以防止電池損壞和熱失控,更容易因膨脹而引起內應力和膨脹力,導致電池內部結構發生變化。 嚴格來說,軟包電池在汽車市場上的應用並不多,但在日常生活中卻不陌生。 比如手機內建的電池是“小包電池”,但在3C數碼上,更被稱為“聚合物電池”。 軟包電池的優缺點非常明顯,因為軟包電池的形狀可以靈活設計,所以統一型號的現有軟包電池數量確實很少,開發生產軟包電池的成本是三類電池中最高的。

軟包鋰電池與其他電池最根本的區別在於其軟包裝材料(鋁塑複合膜),這也是軟包鋰電池最關鍵、技術難度最大的材料,這也是國內電池廠家沒有大量使用軟包電池的原因。 軟包電池之所以採用熱封,是因為它們使用了鋁塑包裝膜材料,通常分為三層,即外阻層(一般由尼龍BOPA或PET組成的外保護層)、穿透阻隔層(鋁箔中間層)和內層(多功能高阻隔層)。

鋁塑複合膜外觀及內部結構示意圖三個電池結構的派系鬥爭內部結構的生產通過兩種不同的結構工藝(纏繞或疊加)完成後,電池採用三種不同的路徑:圓柱形、方形和軟袋。 雖然三種路線的電化學原理基本相同,材料成分也基本相同,但正是不同的封裝形式和形狀特性決定了三類電池廠家的不同路徑。 目前,在國內市場上,方形鋁殼佔據絕對優勢,主要是由於寧德時代、比亞迪等龍頭企業的頭部效應; 國內圓柱形和軟包電池企業的技術發展相對滯後。 硬殼持續降本,正在實現國產替代

目前主流的電池封裝技術主要包括稜柱形電池、圓形電池和軟包電池三種。 動力電池的安全性和使用壽命受其封裝工藝的影響,不同的封裝技術具有不同的技術壁壘。 包裝工藝設計除了衝擊振動和擠壓穿刺的物理衝擊外,還需要滿足阻燃、阻燃等化學效能的要求。

在袋包裝特殊需求和圓柱形電池發展滯後的背景下,稜柱形電池將繼續主導市場。 對於汽車企業來說,電池安全要求是乙個受多方面影響的復合因素。 這些因素包括電池效能、車輛使用環境、安全標準、法規和汽車公司技術能力的差異。 每個廠家都有不同的稜柱形電池規格和防爆要求,具體值會根據電池型別和設計要求進行調整,從而產生不同型別的防爆片。 隨著技術的不斷進步和安全意識的提高,電池安全的重要性將成為汽車製造業發展的重要方向。 因此,在選擇合適的防爆盤解決方案時,需要根據實際情況和需要做出理性判斷,以確保電池系統的安全性和可靠性。

合州精密蓄電池防爆片型圖)。

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