리튬 배터리 포장 형태는 가장 널리 사용되는 XNUMX개의 실린더, 소프트 팩 및 사각형인 XNUMX개의 다리가 있습니다. XNUMX가지 포장 형태는 각각의 장단점이 있으며 용도에 따라 선택이 가능합니다.

1. 원통형

원통형 리튬 전지는 1992년 일본 SONY사에서 처음으로 발명했습니다. 18650년형 리튬 전지는 오랜 역사를 가지고 있기 때문에 시장 침투율이 높습니다. 원통형 리튬 배터리는 성숙한 권선 공정, 높은 수준의 자동화 및 제품 품질을 채택하여 안정적이고 상대적으로 비용이 저렴합니다. 17490, 14650, 18650, 26650과 같은 원통형 리튬 배터리에는 여러 유형이 있습니다.

21700 등. 원통형 리튬 배터리는 일본과 한국의 리튬 배터리 회사에서 인기가 있습니다.

원통형 권선 유형의 장점은 성숙한 권선 공정, 높은 자동화 수준, 높은 생산 효율, 우수한 일관성 및 비교적 저렴한 비용을 포함합니다. 단점은 원기둥 모양으로 인한 공간 활용도가 낮고 방사형 열전도율이 낮아 온도 분포가 좋지 않다는 것입니다. 기다리다. 원통형 배터리의 방사형 열전도율이 낮기 때문에 배터리의 권선 횟수가 너무 많아서는 안되며(18650 배터리의 권선 횟수는 일반적으로 약 20회), 따라서 단량체 용량이 작고, 전기차에 적용하기 위해서는 많은 양의 배터리가 필요하다. 단량체는 배터리 모듈 및 배터리 팩을 형성하므로 연결 손실 및 관리 복잡성이 크게 증가합니다.

그림 1. 18650 원통형 배터리

원통형 포장의 대표적인 기업은 일본의 파나소닉이다. 2008년 파나소닉과 테슬라가 처음으로 협력했고, 테슬라의 첫 번째 모델 로드스터에 18650 리튬 코발트 산화물 배터리가 채택되었습니다. 2014년 파나소닉은 테슬라와 합작으로 슈퍼 배터리 공장인 기가팩토리(Gigafactory)를 건설한다고 발표하면서 두 회사의 관계는 더욱 깊어졌다. Panasonic은 전기 자동차가 18650 배터리를 사용해야 하므로 배터리 하나가 고장나더라도 그림 2와 같이 전체 시스템의 작동에 영향을 미치지 않아야 한다고 생각합니다.

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그림 2. 18650 원통형 배터리를 선택하는 이유

중국에는 원통형 리튬 배터리를 생산하는 대규모 기업도 있습니다. 예를 들어 BAK 배터리, Jiangsu Zhihang, Tianjin Lishen, Shanghai Delangeng 및 기타 기업은 중국에서 원통형 리튬 배터리의 선두 위치에 있습니다. 철-리튬 배터리와 Yinlong 고속 충전 버스는 원통형 포장 형태로 리튬 티타네이트 배터리를 사용합니다.

표 1: 10년 단일 에너지 밀도 측면에서 상위 2017개 원통형 배터리 회사 및 해당 모델의 설치 용량 통계

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2. 소프트백

소프트팩 리튬 전지에 사용되는 핵심 소재인 양극재, 음극재, 분리막은 기존의 스틸 쉘 및 알루미늄 쉘 리튬 배터리와 크게 다르지 않다. 가장 큰 차이점은 연포장재(알루미늄-플라스틱 복합필름)이다. 소프트팩 리튬 배터리에서 가장 중요하고 기술적으로 어려운 소재입니다. 연포장재는 일반적으로 외부 차단층(일반적으로 나일론 BOPA 또는 PET으로 구성된 외부 보호층), 차단층(중간층에 알루미늄 호일) 및 내부층(다기능 고차단층 ).

그림 3. 알루미늄 플라스틱 필름 구조

파우치 셀의 포장 재료와 구조는 다양한 이점을 제공합니다. 1) 안전 성능이 좋다. 소프트 팩 배터리는 구조적으로 알루미늄 플라스틱 필름으로 포장되어 있습니다. 안전 문제가 발생하면 일반적으로 소프트 팩 배터리가 파열되어 금이 가고 폭발하지 않습니다. 2) 경량, 소프트 팩 배터리의 무게는 동일한 용량의 스틸 쉘 리튬 배터리보다 40% 가볍고 알루미늄 쉘 리튬 배터리보다 20% 가볍습니다. 3) 작은 내부 저항, 소프트 팩 배터리의 내부 저항은 리튬 배터리보다 작아 배터리의 자체 소비를 크게 줄일 수 있습니다. 4) 싸이클 성능이 좋고, 소프트팩 배터리의 싸이클 수명이 더 길며, 100싸이클 후 감퇴가 알루미늄 케이스에 비해 4~7% 적습니다. 5) 디자인이 유연하고 모양을 변경할 수 있으며 더 얇게 만들 수 있으며 고객의 요구에 따라 새로운 셀 모델을 개발할 수 있습니다. 소프트 팩 배터리의 단점은 일관성이 낮고, 비용이 높으며, 누출이 쉽고, 기술적 한계가 높다는 것입니다.

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그림 4. 소프트팩 배터리 구성

한국의 LG, 일본의 ASEC 등 세계적인 배터리 제조사들이 소프트팩 파워 배터리를 양산해 닛산, 쉐보레, 포드 등 대형 자동차 회사의 전기차 모델과 플러그인 하이브리드 모델에 사용하고 있다. 세계 XNUMX대 생산 및 판매 모델. 잎과 볼트. 우리나라 배터리 대기업 Wanxiang과 후발주자인 Funeng Technology, Yiwei Lithium Energy, Polyfluoride, Gateway Power도 BAIC 및 SAIC와 같은 대형 자동차 회사에 공급하기 위해 소프트 팩 배터리의 대량 생산을 시작했습니다.

3. 사각 배터리

사각 배터리의 인기는 중국에서 매우 높습니다. 최근 몇 년 동안 자동차 전원 배터리의 등장으로 차량 주행 범위와 배터리 용량 간의 모순이 점점 더 두드러지고 있습니다. 국내 전력 배터리 제조사들은 대부분 배터리 에너지 밀도가 높은 알루미늄 쉘 각형 배터리를 사용한다. , 고강도 스테인레스 스틸을 쉘로 사용하고 방폭 안전 밸브가있는 액세서리를 사용하는 원통형 배터리와 달리 각형 배터리의 구조가 비교적 단순하기 때문에 전체 액세서리는 무게가 가볍고 에너지 밀도가 상대적으로 높습니다. 정사각형 배터리 케이스는 대부분 알루미늄 합금, 스테인리스 스틸 및 기타 재료로 만들어지며 권선 또는 라미네이션 공정의 내부 사용, 배터리 보호는 알루미늄 플라스틱 필름 배터리 (즉, 소프트 팩 배터리)보다 우수합니다. 배터리의 안전성은 비교적 원통형입니다. 유형 배터리도 크게 향상되었습니다.

그림 5. 정사각형 셀 구조

그러나 사각 리튬 배터리는 제품의 크기에 따라 맞춤 제작이 가능하기 때문에 시중에 수천 개의 모델이 있고, 모델이 너무 많아 공정을 통일하기 어렵다. 일반 전자제품에서는 각형 배터리를 사용하는데 문제가 없으나, 다중 직렬, 병렬이 필요한 산업기기 제품의 경우에는 규격화된 원통형 리튬 배터리를 사용하는 것이 생산공정이 보장되고 대체품을 찾기 쉽도록 하는 것이 가장 좋습니다. 미래에. 배터리.

스퀘어를 패키징 공정으로 활용하는 국내외 업체는 주로 삼성SDI(패키징 형태가 스퀘어를 중심으로 양극재는 ternary NCM과 NCA 소재를 사용한다. 21700 배터리 생산을 적극 추종하고 있다), BYD(파워 배터리는 주로 정사각형 알루미늄 쉘), 양극 재료는 주로 리튬 철 인산염이며, 또한 연구 개발 및 삼원 배터리의 기술 매장량을 수행하고 있습니다. CATL (제품은 주로 정사각형 알루미늄 쉘 배터리이며 양극 재료는 다음을 포함합니다. 인산철 리튬 및 삼원 리튬 인산철 기술 루트 주로 에너지 저장 및 버스에 사용되는 CATL은 2015년부터 삼원 재료로 완전히 전환하기 시작하여 BMW, Geely 및 기타 회사의 승용차용 삼원 배터리 팩을 제공했습니다), Guoxuan Hi-Tech (주로 정사각형 포장 형태이며 양극 재료에는 리튬 인산철 및 삼원 재료가 포함됨), 천진리센 등

일반적으로 원통형, 각형, 연질팩의 XNUMX가지 포장 유형은 장단점이 있으며 각 배터리는 고유한 영역을 가지고 있습니다. 가장 좋은 포장 방법은 포장 형태의 특성과 결합된 배터리의 재료 특성, 제품 적용 분야, 제품 특성 등에 따라 결정될 수 있습니다. 그러나 배터리의 각 포장 유형에는 고유한 기술적인 어려움이 있습니다. 우수한 배터리 설계는 전기화학, 열, 전기 및 역학과 같은 많은 분야에서 복잡한 문제를 포함하므로 배터리 설계자에게 높은 요구 사항이 제시됩니다. 리튬 배터리 사람들은 여전히 ​​​​노력을 계속해야합니다!