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    软包电池、圆柱电池和方形电池的对比

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  •   随着锂电行业的不断发展,目前,主流的锂电池封装形式主要有三种,即圆柱、方形和软包,不同的封装结构意味着不同的特性。

      软包电池

      软包锂电池是液态锂离子电池套上一层聚合物外壳,与其他电池最大的不同之处在于软包装材料(铝塑复合膜),这也是软包锂电池中最关键、技术难度最高的材料。软包电池的包装材料和结构使其拥有很多优势。

      (1)安全性能好:软包电池电解液较少漏液,且在发生安全隐患的情况下软包电池会鼓气裂开,而不像硬壳电池那样内压过大会发生爆炸;

      (2)重量轻:软包电池重量较同等容量的钢壳方形电池轻40%,较铝壳方形电池轻20%;

      (3)电池量大:软包节约体积20%,较同等规格尺寸的钢壳电池容量高50%,较铝壳电池高20~30%;

      (4)循环性能好:软包电池的循环寿命更长,100次循环衰减比铝壳少4%~7%;

      (5)内阻小:软包电池的内阻较锂电池小,国内最小可做到35mΩ以下,极大地降低电池的自耗电;

      (6)设计灵活:可根据客户需求定制外形,可以做更薄,普通铝壳只能做到4mm,软包可以做到0.5mm。

      鉴于软包电池的优势,业内专家预计,随着电池路线的发展,软包电池在新能源汽车市场的渗透率将不断提升,未来软包电池在各类型电池中的占比有望超过50%。

      圆柱电池

      圆柱电池主要以钢壳圆柱磷酸铁锂电池为主,这种电池的表现为容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流放电、电化学性能稳定、使用安全、工作温度范围宽、对环境友好。广泛应用于太阳能灯具、草坪灯具、后备能源、电动工具、玩具模型上。

      最早的圆柱形锂电池是由日本SONY公司于1992年发明的18650锂电池,因为18650圆柱型锂电池的历史相当悠久,所以市场的普及率非常高,圆柱型锂电池采用相当成熟的卷绕工艺,自动化程度高,产品传品质稳定,成本相对较低。圆柱型锂电池有诸多型号,比如常见的有14650、17490、18650、21700、26650等。圆柱型锂电池在日本、韩国锂电池企业中较为流行,中国国内也有相当规模的企业生产圆柱型锂电池。

      一个典型的圆柱形电池的结构包括:正极盖、安全阀、PTC元件、电流切断机构、垫圈、正极、负极、隔离膜、壳体。

      方形电池

      方形锂电池通常是指铝壳或钢壳方形电池,方形电池的普及率在国内很高,随着近年汽车动力电池的兴起,汽车续航里程与电池容量之间的矛盾日渐突显,国内动力电池厂商多采用电池能量密度较高的铝壳方形电池为主,因为方形电池的结构较为简单,不像圆柱电池采用强度较高的不锈钢作为壳体及具有防爆安全阀的等附件,所以整体附件重量要轻,相对能量密度较高。方型电池有采用卷绕和叠片两种不同的工艺。

      技术特性对比分析

      1.电池形状:方形锂电池可以任意大小,而软包电池可以做的更薄,这是圆柱电池不能比的。

      2.倍率特性:圆柱形锂电池焊接多极耳的工艺限制,所以倍率特性稍差于方形多极耳方案

      3.放电平台:采用相同的正极材料、负极材料、电解液所以理论上放电平台是一致的,但是方形电池内阻稍占优势,所以放电平台稍微高一点。

      4.产品质量:圆柱锂电池工艺非常成熟,极片公有二次分切缺陷机率低,且卷绕工艺较叠片工艺成熟度及自动化程度都要高叠片工艺目前还在采用半手工方式,所以对于电池的品质存在不利影响。

      5.极耳焊接:圆柱锂电池极耳较方形锂电池更易焊接,方形电池易产生虚焊影响电池品质。

      6.PACK成组:圆形电池相对具有更易用特点,所以PACK方案简单,散热效果好,方形电池PACK时要解决好散热的问题。

      7.结构特点:方形电池边角处化学活性能较差,长期使用电池性能下降较为明显。

      总之,无论圆柱、方形还是软包电池,目前之所以都能快速发展,是因为它们在各自擅长的应用领域,都得到了很好的应用。国内动力电池厂家都在预言方形会成为动力电池的主流,但是以特斯拉为代表的圆柱动力电池应用厂家,在技术上不断创新,整车电池能量密度不断提升,电池性能表达更卓越。

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