Le forme di confezionamento delle batterie al litio sono a tre gambe, ovvero i tre cilindri, soft pack e quadrati più utilizzati. Le tre forme di imballaggio hanno i loro vantaggi e svantaggi e possono essere selezionate in base al loro utilizzo.

1. Cilindrico

La batteria al litio cilindrica è stata inventata per la prima volta dalla società SONY in Giappone nel 1992. Poiché la batteria al litio cilindrica 18650 ha una lunga storia, il tasso di penetrazione del mercato è elevato. La batteria al litio cilindrica adotta un processo di avvolgimento maturo, un alto grado di automazione e una qualità del prodotto Stabile e relativamente a basso costo. Esistono molti tipi di batterie al litio cilindriche, come 17490, 14650, 18650, 26650,

21700 ecc. Le batterie al litio cilindriche sono popolari tra le aziende di batterie al litio in Giappone e Corea del Sud.

I vantaggi del tipo di avvolgimento cilindrico includono un processo di avvolgimento maturo, un elevato grado di automazione, un’elevata efficienza di produzione, una buona consistenza e un costo relativamente basso. Gli svantaggi includono un basso utilizzo dello spazio causato dalla forma cilindrica e dalla distribuzione della temperatura causata dalla scarsa conduttività termica radiale. Attesa. A causa della scarsa conduttività termica radiale della batteria cilindrica, il numero di giri di avvolgimento della batteria non dovrebbe essere eccessivo (il numero di giri di avvolgimento della batteria 18650 è generalmente di circa 20 giri), quindi la capacità del monomero è piccola e una grande quantità di batteria è necessaria per l’applicazione nei veicoli elettrici. I monomeri formano moduli batteria e pacchi batteria, il che aumenta notevolmente la perdita di connessione e la complessità della gestione.

Figura 1. Batteria cilindrica 18650

Un’azienda tipica per imballaggi cilindrici è la giapponese Panasonic. Nel 2008, Panasonic e Tesla hanno collaborato per la prima volta e la batteria all’ossido di cobalto al litio 18650 è stata adottata dal primo modello Roadster di Tesla. Nel 2014, Panasonic ha annunciato una joint venture con Tesla per costruire Gigafactory, una fabbrica di super batterie, e il rapporto tra i due è andato oltre. Panasonic ritiene che i veicoli elettrici dovrebbero utilizzare batterie 18650, in modo che anche se una batteria si guasta, non influirà sul funzionamento dell’intero sistema, come mostrato nella Figura 2.

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Figura 2. Perché scegliere la batteria cilindrica 18650

Ci sono anche grandi imprese che producono batterie al litio cilindriche in Cina. Ad esempio, BAK Battery, Jiangsu Zhihang, Tianjin Lishen, Shanghai Delangeng e altre imprese occupano la posizione di leader delle batterie al litio cilindriche in Cina. Le batterie ferro-litio e gli autobus a ricarica rapida Yinlong utilizzano batterie al litio titanato, entrambe sotto forma di imballaggio cilindrico.

Tabella 1: Statistiche sulla capacità installata delle prime 10 aziende produttrici di batterie cilindriche e relativi modelli in termini di singola densità di energia nel 2017

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2. Borsa morbida

I materiali chiave utilizzati nelle batterie al litio soft-pack – materiali per elettrodi positivi, materiali per elettrodi negativi e separatori – non sono molto diversi dalle tradizionali batterie al litio con guscio in acciaio e guscio in alluminio. La più grande differenza è il materiale di imballaggio flessibile (film composito alluminio-plastica). È il materiale più critico e tecnicamente difficile nelle batterie al litio soft-pack. I materiali di imballaggio flessibili sono generalmente divisi in tre strati, vale a dire, uno strato barriera esterno (generalmente uno strato protettivo esterno composto da nylon BOPA o PET), uno strato barriera (foglio di alluminio nello strato intermedio) e uno strato interno (strato multifunzionale ad alta barriera ).

Figura 3. Struttura in film plastico di alluminio

Il materiale di imballaggio e la struttura delle celle del sacchetto offrono loro una serie di vantaggi. 1) Le prestazioni di sicurezza sono buone. La batteria soft-pack è confezionata con pellicola in alluminio-plastica nella struttura. Quando si verifica un problema di sicurezza, la batteria soft-pack generalmente si rompe e si rompe e non esplode. 2) Leggero, il peso della batteria soft pack è del 40% più leggero di quello della batteria al litio con guscio in acciaio con la stessa capacità e del 20% più leggero di quello della batteria al litio con guscio in alluminio. 3) Piccola resistenza interna, la resistenza interna della batteria soft pack è inferiore a quella della batteria al litio, il che può ridurre notevolmente l’autoconsumo della batteria. 4) Le prestazioni del ciclo sono buone, la durata del ciclo della batteria del soft pack è più lunga e il decadimento dopo 100 cicli è dal 4% al 7% in meno rispetto a quello della custodia in alluminio. 5) Il design è flessibile, la forma può essere modificata in qualsiasi forma, può essere più sottile e nuovi modelli di celle possono essere sviluppati in base alle esigenze del cliente. Gli svantaggi delle batterie soft pack sono scarsa consistenza, costi elevati, perdite facili e soglia tecnica elevata.

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Figura 4. Composizione della batteria soft pack

Produttori di batterie di livello mondiale come LG della Corea del Sud e ASEC giapponese hanno batterie di alimentazione soft-pack prodotte in serie, che vengono utilizzate nei modelli elettrici e nei modelli ibridi plug-in di grandi case automobilistiche come Nissan, Chevrolet e Ford, inclusa la i tre modelli di produzione e vendita più grandi del mondo. Foglia e Volt. Anche il gigante delle batterie del mio paese Wanxiang e i ritardatari Funeng Technology, Yiwei Lithium Energy, Polyfluoride e Gateway Power hanno iniziato la produzione in serie di batterie soft pack per rifornire grandi case automobilistiche come BAIC e SAIC.

3. Batteria quadrata

La popolarità delle batterie quadrate è molto alta in Cina. Con l’aumento delle batterie di alimentazione per autoveicoli negli ultimi anni, la contraddizione tra l’autonomia di crociera del veicolo e la capacità della batteria è diventata sempre più evidente. I produttori domestici di batterie di alimentazione utilizzano principalmente batterie quadrate con guscio in alluminio con un’elevata densità di energia della batteria. , Poiché la struttura della batteria quadrata è relativamente semplice, a differenza della batteria cilindrica, che utilizza acciaio inossidabile ad alta resistenza come guscio e accessori con valvole di sicurezza antideflagranti, gli accessori complessivi sono leggeri e relativamente ad alta densità di energia. La custodia della batteria quadrata è principalmente realizzata in lega di alluminio, acciaio inossidabile e altri materiali e l’uso interno del processo di avvolgimento o laminazione, la protezione della batteria è migliore di quella della batteria a film in alluminio-plastica (ad esempio batteria soft-pack), e la sicurezza della batteria è relativamente cilindrica. Anche le batterie di tipo sono state notevolmente migliorate.

Figura 5. Struttura a celle quadrate

Tuttavia, poiché la batteria al litio quadrata può essere personalizzata in base alle dimensioni del prodotto, ci sono migliaia di modelli sul mercato e poiché ci sono troppi modelli, il processo è difficile da unificare. Non ci sono problemi nell’utilizzo di batterie quadrate nei normali prodotti elettronici, ma per i prodotti di apparecchiature industriali che richiedono serie multiple e parallele, è meglio utilizzare batterie al litio cilindriche standardizzate, in modo che il processo produttivo sia garantito e sia più facile trovare sostituzioni nel futuro. Batteria.

Le società nazionali ed estere che utilizzano il quadrato come processo di confezionamento includono principalmente Samsung SDI (la forma di confezionamento è principalmente quadrata e il materiale dell’elettrodo positivo utilizza materiali ternari NCM e NCA. Sta seguendo attivamente la produzione di 21700 batterie), BYD (alimentazione le batterie sono principalmente gusci di alluminio quadrati), il materiale del catodo è principalmente fosfato di ferro e litio e ha anche condotto attività di ricerca e sviluppo e riserve tecniche di batterie ternarie), CATL (i prodotti sono principalmente batterie a guscio di alluminio quadrato e il materiale del catodo include litio ferro fosfato e ternario Percorso tecnico litio ferro fosfato Utilizzato principalmente nell’accumulo di energia e negli autobus, CATL ha iniziato a dedicarsi completamente ai materiali ternari nel 2015, fornendo pacchi batteria ternari per autovetture di BMW, Geely e altre società), Guoxuan Hi-Tech (principalmente sotto forma di imballaggio quadrato e il materiale dell’elettrodo positivo include fosfato di ferro e litio e materiali ternari), TianjinLisen, ecc.

In generale, i tre tipi di imballaggio cilindrici, quadrati e morbidi hanno i loro vantaggi e svantaggi e ogni batteria ha il suo campo dominante. Il miglior metodo di imballaggio può essere determinato in base alle caratteristiche del materiale della batteria, ai campi di applicazione del prodotto, alle caratteristiche del prodotto, ecc. combinate con le caratteristiche del modulo di imballaggio. Tuttavia, ogni tipo di confezione di batteria ha le sue difficoltà tecnologiche. Una buona progettazione della batteria comporta problemi complessi in molti campi come l’elettrochimica, il calore, l’elettricità e la meccanica, il che pone requisiti elevati per i progettisti di batterie. Le persone con batterie al litio hanno ancora bisogno di continuare gli sforzi!