Bentuk kemasan baterai lithium berkaki tiga, yaitu tiga silinder yang paling banyak digunakan, kemasan lunak dan kotak. Ketiga bentuk kemasan tersebut memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing, dan dapat dipilih sesuai dengan kegunaannya.

1. Silinder

Baterai lithium silinder pertama kali ditemukan oleh perusahaan SONY di Jepang pada tahun 1992. Karena baterai lithium silinder 18650 memiliki sejarah panjang, tingkat penetrasi pasar tinggi. Baterai lithium silinder mengadopsi proses penggulungan yang matang, otomatisasi tingkat tinggi, dan kualitas produk Stabil dan biaya yang relatif rendah. Ada banyak jenis baterai lithium silinder, seperti 17490, 14650, 18650, 26650,

21700 dll. Baterai lithium silinder populer di kalangan perusahaan baterai lithium di Jepang dan Korea Selatan.

Keuntungan dari jenis belitan silinder termasuk proses penggulungan yang matang, otomatisasi tingkat tinggi, efisiensi produksi yang tinggi, konsistensi yang baik, dan biaya yang relatif rendah. Kerugiannya termasuk pemanfaatan ruang yang rendah yang disebabkan oleh bentuk silinder dan distribusi suhu yang disebabkan oleh konduktivitas termal radial yang buruk. Tunggu. Karena konduktivitas termal radial yang buruk dari baterai silinder, jumlah belitan baterai tidak boleh terlalu banyak (jumlah belitan baterai 18650 umumnya sekitar 20 putaran), sehingga kapasitas monomer kecil, dan sejumlah besar baterai diperlukan untuk aplikasi di kendaraan listrik. Monomer membentuk modul baterai dan paket baterai, yang sangat meningkatkan kehilangan koneksi dan kompleksitas manajemen.

Gambar 1. Baterai silinder 18650

Perusahaan tipikal untuk kemasan silindris adalah Panasonic Jepang. Pada tahun 2008, Panasonic dan Tesla bekerja sama untuk pertama kalinya, dan baterai lithium cobalt oxide 18650 diadopsi oleh model pertama Tesla Roadster. Pada tahun 2014, Panasonic mengumumkan usaha patungan dengan Tesla untuk membangun Gigafactory, pabrik baterai super, dan hubungan antara keduanya semakin jauh. Panasonic percaya bahwa kendaraan listrik harus menggunakan baterai 18650, sehingga meskipun satu baterai gagal, itu tidak akan mempengaruhi pengoperasian seluruh sistem, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

gambar

Gambar 2. Mengapa memilih baterai silinder 18650

Ada juga perusahaan skala besar yang memproduksi baterai lithium silinder di Cina. Misalnya, Baterai BAK, Jiangsu Zhihang, Tianjin Lishen, Shanghai Delangeng dan perusahaan lain berada di posisi terdepan baterai lithium silinder di Cina. Baterai besi-litium dan bus pengisian cepat Yinlong menggunakan baterai lithium titanat, keduanya dalam bentuk kemasan silinder.

Tabel 1: Statistik kapasitas terpasang dari 10 perusahaan baterai silindris teratas dan model terkait dalam hal kepadatan energi tunggal pada tahun 2017

gambar

2. Tas lembut

Bahan utama yang digunakan dalam baterai lithium soft-pack—bahan elektroda positif, bahan elektroda negatif, dan pemisah—tidak jauh berbeda dari baterai lithium cangkang baja dan cangkang aluminium tradisional. Perbedaan terbesar adalah bahan kemasan fleksibel (film komposit aluminium-plastik). Ini adalah bahan yang paling kritis dan sulit secara teknis dalam baterai lithium kemasan lunak. Bahan kemasan fleksibel biasanya dibagi menjadi tiga lapisan, yaitu lapisan penghalang luar (umumnya lapisan pelindung luar yang terdiri dari nilon BOPA atau PET), lapisan penghalang (aluminium foil di lapisan tengah) dan lapisan dalam (lapisan penghalang tinggi multifungsi). ).

Gambar 3. Struktur film plastik aluminium

Bahan kemasan dan struktur sel kantong memberi mereka berbagai keuntungan. 1) Kinerja keamanannya bagus. Baterai soft-pack dikemas dengan struktur film aluminium-plastik. Ketika masalah keamanan terjadi, baterai soft-pack umumnya akan meledak dan retak, dan tidak akan meledak. 2) Ringan, berat baterai soft pack 40% lebih ringan dari baterai lithium shell baja dengan kapasitas yang sama, dan 20% lebih ringan dari baterai lithium shell aluminium. 3) Resistansi internal kecil, resistansi internal baterai soft pack lebih kecil daripada baterai lithium, yang dapat sangat mengurangi konsumsi baterai sendiri. 4) Kinerja siklus bagus, masa pakai baterai paket lunak lebih lama, dan kerusakan setelah 100 siklus adalah 4% hingga 7% lebih sedikit daripada casing aluminium. 5) Desainnya fleksibel, bentuknya bisa diubah ke bentuk apapun, bisa lebih tipis, dan model sel baru bisa dikembangkan sesuai kebutuhan pelanggan. Kerugian dari baterai soft pack adalah konsistensi yang buruk, biaya tinggi, kebocoran mudah, dan ambang teknis yang tinggi.

gambar

Gambar 4. Komposisi baterai soft pack

Produsen baterai kelas dunia seperti LG Korea Selatan dan ASEC Jepang memiliki baterai soft-pack yang diproduksi secara massal, yang digunakan dalam model listrik dan model plug-in hybrid dari perusahaan mobil besar seperti Nissan, Chevrolet, dan Ford, termasuk tiga model produksi dan penjualan terbesar di dunia. Daun dan Volt. raksasa baterai negara saya Wanxiang dan Teknologi Funeng yang baru datang, Yiwei Lithium Energy, Polyfluoride, dan Gateway Power juga telah memulai produksi massal baterai soft pack untuk memasok perusahaan mobil besar seperti BAIC dan SAIC.

3. Baterai persegi

Popularitas baterai persegi sangat tinggi di Cina. Dengan munculnya baterai listrik otomotif dalam beberapa tahun terakhir, kontradiksi antara daya jelajah kendaraan dan kapasitas baterai menjadi semakin menonjol. Produsen baterai listrik domestik sebagian besar menggunakan baterai aluminium-shell square dengan kepadatan energi baterai yang tinggi. , Karena struktur baterai persegi relatif sederhana, tidak seperti baterai silinder, yang menggunakan baja tahan karat berkekuatan tinggi sebagai cangkang dan aksesori dengan katup pengaman tahan ledakan, aksesori keseluruhannya ringan dan kepadatan energinya relatif tinggi. Kotak baterai persegi sebagian besar terbuat dari paduan aluminium, baja tahan karat dan bahan lainnya, dan penggunaan internal proses berliku atau laminasi, perlindungan baterai lebih baik daripada baterai film aluminium-plastik (yaitu baterai soft-pack), dan keamanan baterai relatif silinder. Jenis baterai juga telah sangat ditingkatkan.

Gambar 5. Struktur sel persegi

Namun, karena baterai lithium persegi dapat disesuaikan dengan ukuran produk, ada ribuan model di pasaran, dan karena terlalu banyak model, prosesnya sulit untuk disatukan. Tidak ada masalah dalam penggunaan baterai persegi pada produk elektronik biasa, tetapi untuk produk peralatan industri yang membutuhkan banyak seri dan paralel, sebaiknya menggunakan baterai lithium silinder standar, sehingga proses produksi terjamin, dan lebih mudah untuk mencari pengganti. di masa depan. Baterai.

Perusahaan dalam dan luar negeri yang menggunakan kotak sebagai proses pengemasan terutama termasuk Samsung SDI (bentuk kemasan sebagian besar persegi, dan bahan elektroda positif menggunakan bahan NCM dan NCA terner. Ini secara aktif menindaklanjuti produksi baterai 21700), BYD (tenaga baterai terutama cangkang aluminium persegi), bahan katoda terutama lithium besi fosfat, dan juga telah melakukan penelitian dan pengembangan dan cadangan teknis baterai terner), CATL (produknya terutama baterai cangkang aluminium persegi, dan bahan katoda termasuk lithium iron phosphate dan ternary Rute teknis lithium iron phosphate Terutama digunakan dalam penyimpanan energi dan bus, CATL mulai sepenuhnya beralih ke bahan terner pada tahun 2015, menyediakan paket baterai ternary untuk mobil penumpang BMW, Geely dan perusahaan lain), Guoxuan Hi-Tech (terutama dalam bentuk kemasan persegi, dan bahan elektroda positif termasuk fosfat besi Lithium dan bahan terner), TianjinLisen, dll.

Secara umum, ketiga jenis kemasan silinder, persegi dan kemasan lunak memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing, dan masing-masing baterai memiliki bidang dominannya sendiri. Metode pengemasan terbaik dapat ditentukan sesuai dengan karakteristik bahan baterai, bidang aplikasi produk, karakteristik produk, dll. dikombinasikan dengan karakteristik bentuk pengemasan. Namun, setiap jenis kemasan baterai memiliki kesulitan teknologinya sendiri. Desain baterai yang baik melibatkan masalah kompleks di banyak bidang seperti elektrokimia, panas, listrik, dan mekanik, yang mengedepankan persyaratan tinggi bagi perancang baterai. Orang baterai lithium masih perlu terus berusaha!