Litija bateriju iepakojuma formas ir trīs kāju, tas ir, trīs visplašāk lietotie cilindri, mīkstie iepakojumi un kvadrāti. Trīs iepakojuma formām ir savas priekšrocības un trūkumi, un tos var izvēlēties atbilstoši to izmantošanai.

1. Cilindrisks

Cilindrisko litija akumulatoru pirmo reizi izgudroja SONY uzņēmums Japānā 1992. gadā. Tā kā 18650 cilindriskajam litija akumulatoram ir sena vēsture, tirgus izplatības līmenis ir augsts. Cilindriskā litija baterija izmanto nobriedušu tinumu procesu, augstu automatizācijas pakāpi un produkta kvalitāti, stabilu un salīdzinoši zemu izmaksu. Ir daudz veidu cilindrisku litija bateriju, piemēram, 17490, 14650, 18650, 26650,

21700 utt. Cilindriskās litija baterijas ir populāras Japānas un Dienvidkorejas litija akumulatoru uzņēmumu vidū.

Cilindriskā tinuma veida priekšrocības ietver nobriedušu tinumu procesu, augstu automatizācijas pakāpi, augstu ražošanas efektivitāti, labu konsistenci un salīdzinoši zemas izmaksas. Trūkumi ietver zemu telpas izmantošanu, ko izraisa cilindriska forma, un temperatūras sadalījumu, ko izraisa slikta radiālā siltumvadītspēja. Pagaidiet. Cilindriskā akumulatora sliktās radiālās siltumvadītspējas dēļ akumulatora tinumu apgriezienu skaits nedrīkst būt pārāk liels (18650 akumulatora tinumu apgriezienu skaits parasti ir aptuveni 20 apgriezieni), tāpēc monomēra ietilpība ir maza un elektriskajos transportlīdzekļos ir nepieciešams liels akumulatora daudzums. Monomēri veido akumulatoru moduļus un akumulatoru blokus, kas ievērojami palielina savienojuma zudumu un pārvaldības sarežģītību.

1. attēls. 18650 cilindrisks akumulators

Tipisks cilindriskā iepakojuma uzņēmums ir Japānas Panasonic. 2008. gadā Panasonic un Tesla pirmo reizi sadarbojās, un 18650 litija kobalta oksīda akumulatoru pieņēma Tesla pirmais modelis Roadster. 2014. gadā Panasonic paziņoja par kopuzņēmumu ar Tesla, lai izveidotu superakumulatoru rūpnīcu Gigafactory, un attiecības starp abiem kļuva vēl tālākas. Panasonic uzskata, ka elektriskajos transportlīdzekļos ir jāizmanto 18650 akumulatori, lai pat tad, ja kāds akumulators sabojājas, tas neietekmētu visas sistēmas darbību, kā parādīts 2. attēlā.

bilde

2. attēls. Kāpēc izvēlēties 18650 cilindrisku akumulatoru

Ķīnā ir arī liela mēroga uzņēmumi, kas ražo cilindriskas litija baterijas. Piemēram, BAK Battery, Jiangsu Zhihang, Tianjin Lishen, Shanghai Delangeng un citi uzņēmumi ieņem vadošo pozīciju cilindrisko litija bateriju jomā Ķīnā. Dzelzs-litija akumulatori un Yinlong ātrās uzlādes autobusi izmanto litija titanāta akumulatorus, gan cilindrisku iepakojumu veidā.

1. tabula. Statistika par uzstādīto jaudu 10 populārākajiem cilindrisko akumulatoru uzņēmumiem un tiem atbilstošiem modeļiem vienotā enerģijas blīvuma izteiksmē 2017. gadā

bilde

2. Mīksta soma

Galvenie materiāli, kas tiek izmantoti mīksta iepakojuma litija baterijās — pozitīvo elektrodu materiāli, negatīvo elektrodu materiāli un separatori — daudz neatšķiras no tradicionālajām litija baterijām ar tērauda apvalku un alumīnija apvalku. Lielākā atšķirība ir elastīgais iepakojuma materiāls (alumīnija-plastmasas kompozītmateriāls). Tas ir viskritiskākais un tehniski sarežģītākais materiāls mīksta iepakojuma litija baterijās. Elastīgos iepakojuma materiālus parasti iedala trīs slāņos, proti, ārējā barjeras slānī (parasti ārējais aizsargslānis, kas sastāv no neilona BOPA vai PET), barjeras slānis (alumīnija folija vidējā slānī) un iekšējais slānis (daudzfunkcionāls augstas barjeras slānis). ).

3. attēls. Alumīnija plastmasas plēves struktūra

Maisiņu šūnu iepakojuma materiāls un struktūra sniedz tām virkni priekšrocību. 1) Drošības rādītāji ir labi. Mīkstā iepakojuma akumulators ir iepakots ar alumīnija-plastmasas plēvi. Ja rodas drošības problēma, mīkstais akumulators parasti pārsprāgs un saplaisās, un tas nesprāgs. 2) Viegls svars, mīkstā iepakojuma akumulatora svars ir par 40% vieglāks nekā tērauda korpusa litija akumulatoram ar tādu pašu ietilpību un par 20% vieglāks nekā alumīnija korpusa litija akumulatoram. 3) Maza iekšējā pretestība, mīkstā akumulatora akumulatora iekšējā pretestība ir mazāka nekā litija akumulatora pretestība, kas var ievērojami samazināt akumulatora pašpatēriņu. 4) Cikla veiktspēja ir laba, mīkstā iepakojuma akumulatora cikla ilgums ir garāks, un samazinājums pēc 100 cikliem ir par 4% līdz 7% mazāks nekā alumīnija korpusam. 5) Dizains ir elastīgs, formu var mainīt uz jebkuru formu, tā var būt plānāka, un jaunus šūnu modeļus var izstrādāt atbilstoši klientu vajadzībām. Mīksto bateriju trūkumi ir slikta konsistence, augstās izmaksas, viegla noplūde un augsts tehniskais slieksnis.

bilde

4. attēls. Mīkstās paketes akumulatora sastāvs

Pasaules klases akumulatoru ražotājiem, piemēram, Dienvidkorejas LG un Japānas ASEC, ir masveidā ražoti soft-pack jaudas akumulatori, kurus izmanto elektriskajos modeļos un spraudņa hibrīdmodeļos lieliem automašīnu uzņēmumiem, piemēram, Nissan, Chevrolet un Ford, tostarp trīs pasaulē lielākie ražošanas un pārdošanas modeļi. Lapa un volts. manas valsts akumulatoru gigants Wanxiang un novēlotie uzņēmumi Funeng Technology, Yiwei Lithium Energy, Polyfluoride un Gateway Power arī ir uzsākuši mīksto bateriju masveida ražošanu, lai piegādātu lielas automašīnu kompānijas, piemēram, BAIC un SAIC.

3. Kvadrātveida akumulators

Kvadrātveida akumulatoru popularitāte Ķīnā ir ļoti augsta. Pēdējos gados pieaugot automobiļu jaudas akumulatoru skaitam, pretruna starp transportlīdzekļa darbības diapazonu un akumulatora ietilpību ir kļuvusi arvien pamanāmāka. Iekšzemes enerģijas akumulatoru ražotāji galvenokārt izmanto alumīnija korpusa kvadrātveida baterijas ar augstu akumulatora enerģijas blīvumu. , Tā kā kvadrātveida akumulatora struktūra ir salīdzinoši vienkārša, atšķirībā no cilindriskā akumulatora, kurā kā apvalks tiek izmantots augstas stiprības nerūsējošais tērauds un piederumi ar sprādziendrošiem drošības vārstiem, kopējie piederumi ir mazi un ar salīdzinoši augstu enerģijas blīvumu. Kvadrātveida akumulatora korpuss pārsvarā ir izgatavots no alumīnija sakausējuma, nerūsējošā tērauda un citiem materiāliem, un iekšējā tinuma vai laminēšanas procesā akumulatora aizsardzība ir labāka nekā alumīnija-plastmasas plēves akumulatoram (ti, mīkstajam akumulatoram). un akumulatora drošība ir salīdzinoši cilindriska. Arī tipa akumulatori ir ievērojami uzlaboti.

5. attēls. Kvadrātveida šūnu struktūra

Tomēr, tā kā kvadrātveida litija akumulatoru var pielāgot atbilstoši izstrādājuma izmēram, tirgū ir tūkstošiem modeļu, un, tā kā modeļu ir pārāk daudz, procesu ir grūti apvienot. Kvadrātveida akumulatoru izmantošana parastajos elektroniskajos produktos nav problēma, taču rūpniecisko iekārtu izstrādājumiem, kuriem nepieciešamas vairākas sērijas un paralēli, vislabāk ir izmantot standartizētas cilindriskas litija baterijas, lai ražošanas process būtu garantēts un būtu vieglāk atrast nomaiņu. nākotnē. Akumulators.

Iekšzemes un ārvalstu uzņēmumi, kas izmanto kvadrātveida kā iepakošanas procesu, galvenokārt ietver Samsung SDI (iepakojuma forma galvenokārt ir kvadrātveida, un pozitīvā elektroda materiāls izmanto trīskāršus NCM un NCA materiālus. Tas aktīvi seko līdzi 21700 akumulatoru ražošanai), BYD (jauda akumulatori galvenokārt ir kvadrātveida alumīnija apvalki), katoda materiāls galvenokārt ir litija dzelzs fosfāts, un tas ir arī veicis trīskāršo akumulatoru izpēti, izstrādi un tehniskās rezerves), CATL (produkti galvenokārt ir kvadrātveida alumīnija apvalka baterijas, un katoda materiāls ietver litija dzelzs fosfāts un trīskāršs.Litija dzelzs fosfāta tehniskais maršruts Galvenokārt izmanto enerģijas uzkrāšanā un autobusos, CATL sāka pilnībā pievērsties trīskomponentu materiāliem 2015. gadā, nodrošinot trīskāršus akumulatoru blokus BMW, Geely un citu uzņēmumu vieglajām automašīnām), Guoxuan Hi-Tech (galvenokārt kvadrātveida iepakojuma veidā, un pozitīvā elektroda materiāls ietver litija dzelzs fosfātu un trīskāršus materiālus), TianjinLishen utt.

Kopumā trīs cilindrisko, kvadrātveida un mīksto iepakojumu iepakojuma veidiem ir savas priekšrocības un trūkumi, un katram akumulatoram ir savs dominējošais lauks. Labāko iepakošanas metodi var noteikt atbilstoši akumulatora materiāla īpašībām, produkta pielietojuma laukiem, produkta īpašībām utt., kas apvienotas ar iepakojuma formas īpašībām. Tomēr katram bateriju iepakojuma veidam ir savas tehnoloģiskās grūtības. Labs akumulatoru dizains ietver sarežģītas problēmas daudzās jomās, piemēram, elektroķīmijā, siltumenerģijā, elektrībā un mehānikā, kas izvirza augstas prasības akumulatoru dizaineriem. Litija bateriju cilvēkiem joprojām ir jāturpina pūles!