鉅大LARGE | 點擊量：341次 | 2024年09月26日
圓柱、方形和軟包鋰電池結構特點及技術特性解析
目前，主流的鋰電池封裝形式重要有三種，即圓柱、方形和軟包，不同的封裝結構意味著不同的特性，它們各有優(yōu)缺點。
一、圓形鋰電池
圓形鋰電池是指圓柱型鋰電池，最早的圓柱形鋰電池是由日本SONY公司于1992年發(fā)明的18650鋰電池，因為18650圓柱型鋰電池的歷史相當悠久，所以市場的普及率非常高，圓柱型鋰電池采用相當成熟的卷繞工藝，自動化程度高，產(chǎn)品傳品質(zhì)穩(wěn)定，成本相對較低。圓柱型鋰電池有諸多型號，比如常見的有14650、17490、18650、21700、26650等。圓柱型鋰電池在日本、韓國鋰電池公司中較為流行，我國國內(nèi)也有相當規(guī)模的公司生產(chǎn)圓柱型鋰電池。
隨著電動汽車市場的進一步擴大和對續(xù)航里程要求的不斷提升，整車公司對動力鋰電池在能量密度、制造成本、循環(huán)壽命和產(chǎn)品附加屬性等方面都提出了更高的要求。在原材料領域尚未獲得巨大突破的前提下，適當增大圓柱電池的體積以獲得更多的電池容量便成為一種可探索的方向。目前，TSLA已經(jīng)啟動了21700電池的規(guī)模化生產(chǎn)，并計劃用于TSLA汽車Model3上，假如在TSLA其他車型上測試通過，將全部替換掉之前使用的18650電池，TSLA的做法或?qū)⒃谑澜绶秶鷥?nèi)引領一股"21700風潮"。
二、方形鋰電池
方形鋰電池通常是指鋁殼或鋼殼方形電池，方形電池的普及率在國內(nèi)很高，隨著近年汽車動力鋰電池的興起，汽車續(xù)航里程和電池容量之間的矛盾日漸突顯，國內(nèi)動力鋰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。方型電池有采用卷繞和疊片兩種不同的工藝。
但由于方形鋰電池可以根據(jù)產(chǎn)品的尺寸進行定制化生產(chǎn)，所以市場上有成千上萬種型號，而正因為型號太多，工藝很難統(tǒng)一。方形電池在普通的電子產(chǎn)品上使用沒有問題，但有關要多只串、并聯(lián)的工業(yè)設備產(chǎn)品，最好使用標準化生產(chǎn)的圓柱形鋰電池，這樣生產(chǎn)工藝有保證，以后也更容易找到可替換的電池。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
三、軟包鋰電池
軟包鋰電池所用的關鍵材料—正極材料、負極材料及隔膜—和傳統(tǒng)的鋼殼、鋁殼鋰電池之間的差別不大，最大的不同之處在于軟包裝材料(鋁塑復合膜)，這是軟包鋰電池中最關鍵、技術難度最高的材料。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(nèi)層(多功能高阻隔層)。
軟包鋰電池的包裝材料和結構使其擁有一系列優(yōu)勢，電動知家公眾號總結下，比如，安全性能好，軟包鋰電池在結構上采用鋁塑膜包裝，發(fā)生安全問題時，軟包鋰電池一般會鼓氣裂開，而不像鋼殼或鋁殼電芯那樣發(fā)生爆炸；重量輕，軟包鋰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%;內(nèi)阻小，軟包鋰電池的內(nèi)阻較鋰電池小，可以極大的降低電池的自耗電；循環(huán)性能好，軟包鋰電池的循環(huán)壽命更長，100次循環(huán)衰減比鋁殼少4%～7%；設計靈活，外形可變?nèi)我庑螤睿梢愿?，可根?jù)客戶的需求定制，開發(fā)新的電芯型號。軟包鋰電池的不足之處是一致性較差，成本較高，容易發(fā)生漏液。成本高可通過規(guī)模化生產(chǎn)解決，漏液則可以通過提升鋁塑膜質(zhì)量來解決。
四、技術特性比較分析
1.電池形狀：方形鋰電池可以任意大小，所以是圓柱電池不能比的。
2.倍率特性：圓柱形鋰電池焊接多極耳的工藝限制，所以倍率特性稍差于方形多極耳方法
3.放電平臺：采用相同的正極材料、負極材料、電解液所以理論上放電平臺是一致的，但是方形電池內(nèi)阻稍占優(yōu)勢，所以放電平臺稍微高一點。
4.產(chǎn)品質(zhì)量：圓柱鋰電池工藝非常成熟，極片公有二次分切缺陷機率低，且卷繞工藝較疊片工藝成熟度及自動化程度都要高疊片工藝目前還在采用半手工方式，所以有關電池的品質(zhì)存在不利影響。
5.極耳焊接：圓柱鋰電池極耳較方形鋰電池更易焊接，方形電池易出現(xiàn)虛焊影響電池品質(zhì)。
6.PACK成組：圓形電池相對具有更易用特點，所以PACK方法簡單，散熱效果好，方形電池PACK時要解決好散熱的問題。
7.結構特點：方形電池邊角處化學活性能較差，長期使用電池性能下降較為明顯。
總之，無論圓柱、方形還是軟包鋰電池，目前之所以都能快速發(fā)展，是因為它們在各自擅長的應用領域，都得到了很好的應用。國內(nèi)動力鋰電池廠商都在預言方形會成為動力鋰電池的主流，但是以Tesla為代表的圓柱動力鋰電池應用廠商，在技術上不斷創(chuàng)新，整車電池能量密度不斷提升，電池性能表達更卓越。
