圆柱、方形和软包哪种电池优势更多?密封垫片
目前,主流的锂离子电池封装形式重要有三种,即圆柱、方形和软包,不同的封装结构意味着不同的特性,它们各有优缺点。从最近几年的市场发展趋势来看,软包电池的占比越来越高,专家预计未来软包电池的市场份额有望超过50%。
圆柱形电池:生产工艺成熟,产品良率高
圆柱型锂离子电池有诸多型号,比如,14650、17490、18650、21700、26500等。圆柱形锂离子电池生产工艺成熟,PACK成本较低,电池产品良率以及电池组的一致性较高;由于电池组散热面积大,其散热性能优于方型电池;圆柱形电池便于多种形态组合,适用于电动汽车空间设计的充分布局。但圆柱形电池一般采用钢壳或铝壳封装,会比较重,比能量相对较低。目前中、日、韩、美等都有成熟的生产公司,比如SANYO、SONY、LG、万向A123等。
随着电动汽车市场的进一步扩大和对续航里程要求的不断提升,整车公司对动力锂电池在能量密度、制造成本、循环寿命和产品附加属性等方面都提出了更高的要求。在原材料领域尚未获得巨大突破的前提下,适当增大圆柱电池的体积以获得更多的电池容量便成为一种可探索的方向。目前,特斯拉已经启动了21700电池的规模化生产,并计划用于特斯拉汽车Model3上,假如在特斯拉其他车型上测试通过,将全部替换掉之前使用的18650电池,特斯拉的做法或将在世界范围内引领一股21700风潮。
充电温度:-20~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃支持最大放电倍率:3C
-40℃ 3C放电容量保持率≥70%
方形硬壳电池:型号太多,工艺统一难
方形硬壳电池壳体多为铝合金、不锈钢等材料,内部采用卷绕式或叠片式工艺,对电芯的保护用途优于于铝塑膜电池(即软包电池),电芯安全性相对圆柱型电池也有了较大改善。
锂离子电池铝壳在钢壳基础上发展而来,与钢壳相比,轻重量和安全性以及由此而来的性能优点,使铝壳成为锂离子电池外壳的主流。锂离子电池铝壳目前还在向高硬度和轻重量的技术方向发展,这将为市场供应技术更加优越的锂离子电池产品。目前,生产方形硬壳电池的公司有国轩高科、三星SDI、力神、宁德时代等。
由于方形锂离子电池可以根据产品的尺寸进行定制化生产,所以市场上有成千上万种型号,而正因为型号太多,工艺很难统一。方形电池在普通的电子产品上使用没有问题,但关于要多只串、并联的工业设备产品,最好使用标准化生产的圆柱形锂离子电池,这样生产工艺有保证,以后也更容易找到可替换的电池。软包电池:未来市场占比有望超过50%
软包锂离子电池所用的关键材料正极材料、负极材料及隔膜与传统的钢壳、铝壳锂离子电池之间的差别不大,最大的不同之处在于软包装材料(铝塑复合膜),这是软包锂离子电池中最关键、技术难度最高的材料。软包装材料通常分为三层,即外阻层(一般为尼龙BOPA或PET构成的外层保护层)、阻透层(中间层铝箔)和内层(多功能高阻隔层)。
充电温度:0~45℃
放电温度:-40~+55℃
比能量:240Wh/kg
-40℃放电容量保持率:0.5C放电容量≥60%