目前市场上的电池有三种类型,按形状区分,即:圆柱形电池、棱柱形电池和软包电池。
圆柱形电池类似于日常生活中的5号电池)。
棱柱形电池由棱柱形铝合金外壳加固和包裹)。
软包电池由铝塑复合薄膜作为封装材料制成)。
简单理解:这三种类型的电池主要在外观上有所区别。 以市场上主流的新能源有轨电车为例,特斯拉旗下的所有新能源有轨电车都使用了圆柱形18650电池。 未来,全系列、比亚迪等国产车型大多仍将采用棱柱形电池; 奥迪 e-tron、梅赛德斯-奔驰 EQC 和保时捷 Taycan 使用软包电池。
接下来,我将向您介绍三种电池的类比。
圆柱形电池优点:技术成熟,成本低,稳定耐用,单体一致性好缺点:能量密度上行空间小,对电池管理系统要求高常见的圆柱形18650电池有:磷酸铁锂电池和锂离子电池。 磷酸铁锂电池的标称电压为 32V,充电截止电压为36v;锂离子电池的标称电压为 37V,充电截止电压为42V,磷酸铁锂电池标称电压为32v;容量通常为1200mah-3350mah,常用容量为2200mah-2600mah。
圆柱形电池的内部结构可以比作豆皮卷和盘绕在壳中的一千卷。 我们以18650为例,18表示电池的直径为18mm,65表示高度为65mm,0表示其圆柱形,以此类推。 自从18650被21700取代后,电池的能量密度提高了近20%,成本也低于18650。
事实上,电池容量每增加10%,电池的循环寿命就会减少20%。 因为18650电池和21700电池的峰值充电电压为42v。就一般块电池而言,一般在39V左右。 每 010V,其循环充电寿命可延长一倍。 根据上述两种圆形电池,其单循环次数为300-500次,而方形电池较长,磷酸铁锂的电池充电电压为36v-3.8v。随着电池容量的增加,充放电倍率将下降30%-40%,电池温度将升高20%,这表明需要更强大的电池管理系统来有效控制电池。 方形电池优点:强度高、内阻小、寿命长、空间利用率高
缺点:厂家需求不同,规格多,难以统一
棱柱形电池是目前电池领域应用最广泛的电池,吉利、蔚来等一系列新能源汽车被国内主流汽车制造商所采用。
棱柱形电池一般以铝壳或钢壳为主,国内电池厂家基本采用电池密度较高的棱柱形铝壳电池,这很大程度上是因为棱柱形电池的结构比较简单,不像圆柱形电池使用不锈钢作为电池外壳和防爆阀等配件, 所以在重量上与圆形电池相比,棱柱形动力电池更轻,能量密度更高。其结构强度高,承受机械负荷能力好,电池内阻小,寿命长,组合后能量密度降低,空间利用率高。
蔚来模块化、柔性切割电池容量专利申请图)电动汽车中使用的棱柱形电芯也不同,棱柱形电池需要根据不同的需求进行定制,因为它们必须应对不同空间的使用。然而,高灵活性的背后是标准化程度低,难以实现统一的流程。 软包电池优点:能量密度极高,重量轻缺点:成本高,需要额外的保护以防止电池损坏和热失控,更容易因膨胀而引起内应力和膨胀力,导致电池内部结构发生变化。 严格来说,软包电池在汽车市场上的应用并不多,但在日常生活中却不陌生。 比如手机内置的电池是“小包电池”,但在3C数码上,更被称为“聚合物电池”。 软包电池的优缺点非常明显,因为软包电池的形状可以灵活设计,所以统一型号的现有软包电池数量确实很少,开发生产软包电池的成本是三类电池中最高的。
软包锂电池与其他电池最根本的区别在于其软包装材料(铝塑复合膜),这也是软包锂电池最关键、技术难度最大的材料,这也是国内电池厂家没有大量使用软包电池的原因。 软包电池之所以采用热封,是因为它们使用了铝塑包装膜材料,通常分为三层,即外阻层(一般由尼龙BOPA或PET组成的外保护层)、穿透阻隔层(铝箔中间层)和内层(多功能高阻隔层)。
铝塑复合膜外观及内部结构示意图三个电池结构的派系斗争内部结构的生产通过两种不同的结构工艺(缠绕或叠加)完成后,电池采用三种不同的路径:圆柱形、方形和软袋。 虽然三种路线的电化学原理基本相同,材料成分也基本相同,但正是不同的封装形式和形状特性决定了三类电池厂家的不同路径。 目前,在国内市场上,方形铝壳占据绝对优势,主要是由于宁德时代、比亚迪等龙头企业的头部效应; 国内圆柱形和软包电池企业的技术发展相对滞后。 硬壳持续降本,正在实现国产替代
目前主流的电池封装技术主要包括棱柱形电池、圆形电池和软包电池三种。 动力电池的安全性和使用寿命受其封装工艺的影响,不同的封装技术具有不同的技术壁垒。 包装工艺设计除了冲击振动和挤压穿刺的物理冲击外,还需要满足阻燃、阻燃等化学性能的要求。
在袋包装特殊需求和圆柱形电池发展滞后的背景下,棱柱形电池将继续主导市场。 对于汽车企业来说,电池安全要求是一个受多方面影响的复合因素。 这些因素包括电池性能、车辆使用环境、安全标准、法规和汽车公司技术能力的差异。 每个厂家都有不同的棱柱形电池规格和防爆要求,具体值会根据电池类型和设计要求进行调整,从而产生不同类型的防爆片。 随着技术的不断进步和安全意识的提高,电池安全的重要性将成为汽车制造业发展的重要方向。 因此,在选择合适的防爆盘解决方案时,需要根据实际情况和需要做出理性判断,以确保电池系统的安全性和可靠性。
合州精密蓄电池防爆片型图)。