目前锂电池的包装形式主要有圆柱形、方形和软包三种,不同的包装结构意味着不同的特点,各有利弊。
一、圆形锂电池
圆形锂电池是指圆柱形锂电池。最早的圆柱形锂电池是1992年日本索尼公司发明的18650锂电池。因为18650圆柱形锂电池的历史相当悠久,市场渗透率很高。圆柱形锂电池采用相当成熟的卷绕工艺,自动化程度高,产品质量稳定,成本相对较低。圆柱形锂电池有很多种,比如14650,17490,18650,21700,26650。圆柱形锂电池在日韩锂电池企业中比较流行,国内也有相当规模的生产圆柱形锂电池的企业。
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高,整车企业对动力电池在能量密度、制造成本、循环寿命、产品附加属性等方面提出了更高的要求。在原材料领域没有大的突破的前提下,适当增加圆柱形电池的体积以获得更多的电池容量是一个探索的方向。
二、方形锂电池
方形锂电池通常指铝壳或钢壳的方形电池,方形电池在国内的普及率很高。随着近年来汽车动力电池的兴起,汽车续航里程与电池容量的矛盾日益突出。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,因为方形电池结构相对简单,不像圆柱形电池采用高强度不锈钢作为外壳,配件采用防爆安全阀,整体配件重量更轻,相对能量密度更高。方形电池有两种不同的工艺:卷绕和层压。
但由于方形锂电池可以根据产品大小定制,市面上有上千种型号,型号太多很难统一工艺。普通电子产品使用方形电池没有问题,但是对于需要多节串并联的工业设备产品,最好使用标准化生产的圆柱形锂电池,这样生产工艺有保证,以后也更容易找到可更换的电池。
三、软包锂电池
软包装锂电池中使用的关键材料(阳极材料、阴极材料和隔膜)与传统的钢壳和铝壳锂电池几乎没有区别。最大的区别在于软包材料(铝塑复合膜),这是软包锂电池中最重要的东西。
关键,技术难度最大的材料。软包装材料通常分为三层,即外抗层(通常为尼龙BOPA或PET组成的外保护层)、阻隔层(中间层为铝箔)和内层(多功能高阻隔层)。
柔性电池的封装材料和结构使其具有一系列优点。电专家微信官方账号举例,安全性能好,结构上采用铝塑膜封装柔性电池。当出现安全问题时,柔性电池一般会爆裂,而不是像钢壳、铝壳电池那样爆炸;重量轻,软电池重量比同容量钢壳锂电池轻40%,比铝壳锂电池轻20%;内阻小,软包电池的内阻比锂电池小,可以大大降低电池的自耗;循环性能好,柔性电池循环寿命更长,100次循环后衰减比铝壳少4% ~ 7%;设计灵活,形状可以变任何形状,也可以更薄。可以根据客户的需求进行定制,开发新的电池型号。柔性电池的缺点是一致性差,成本高,容易漏液。成本高可以通过规模化生产来解决,渗漏可以通过提高铝塑膜的质量来解决。
四、技术特征对比分析
1.电池形状:方形锂电池可以是任何尺寸,所以和圆柱形电池没有可比性。
2.倍率特性:圆柱形锂电池的多极极耳焊接工艺有限,所以倍率特性比方形多极极耳方案略差。
3.放电平台:使用相同的正极材料、负极材料和电解液,所以理论上放电平台是一致的,但是方形电池的内阻略占优势,所以放电平台略高。
4.产品质量:圆柱形锂电池的技术已经非常成熟,极片常见二次切割缺陷的概率较低,卷绕工艺比叠片工艺更加成熟和自动化,叠片工艺仍然是半手工,因此对电池质量有不利影响。
5.极耳的焊接:圆柱形锂电池的极耳比方形锂电池容易焊接,方形电池容易虚焊,影响电池质量。
6.包分组:圆形电池相对更容易使用,所以包方案简单,散热效果好。方形电池封装要解决散热问题。
7.结构特点:方形电池边角化学活性差,长期使用后电池性能明显下降。