Formele de ambalare a bateriilor cu litiu sunt cu trei picioare, adică cei trei cilindri, pachete moi și pătrate cele mai utilizate pe scară largă. Cele trei forme de ambalare au propriile avantaje și dezavantaje și pot fi selectate în funcție de utilizare.

1. Cilindrică

Bateria cilindrică cu litiu a fost inventată pentru prima dată de compania SONY din Japonia în 1992. Deoarece bateria cilindrică cu litiu 18650 are o istorie lungă, rata de penetrare a pieței este mare. Bateria cilindrică cu litiu adoptă un proces matur de înfășurare, un grad ridicat de automatizare și calitatea produsului Stabil și cu costuri relativ scăzute. Există multe tipuri de baterii cilindrice cu litiu, cum ar fi 17490, 14650, 18650, 26650,

21700 etc. Bateriile cilindrice cu litiu sunt populare printre companiile de baterii cu litiu din Japonia și Coreea de Sud.

Avantajele tipului de înfășurare cilindric includ procesul de înfășurare matur, grad înalt de automatizare, eficiență ridicată a producției, consistență bună și cost relativ scăzut. Dezavantajele includ utilizarea redusă a spațiului cauzată de forma cilindrică și distribuția temperaturii cauzată de conductivitate termică radială slabă. Aștepta. Datorită conductivității termice radiale slabe a bateriei cilindrice, numărul de spire de înfășurare a bateriei nu ar trebui să fie prea mare (numărul de spire de înfășurare al bateriei 18650 este în general de aproximativ 20 de spire), astfel încât capacitatea monomerului este mică și este necesară o cantitate mare de baterie pentru aplicarea în vehiculele electrice. Monomerii formează module de baterie și pachete de baterii, ceea ce crește foarte mult pierderea conexiunii și complexitatea gestionării.

Figura 1. Baterie cilindrica 18650

O companie tipică pentru ambalaje cilindrice este Panasonic din Japonia. În 2008, Panasonic și Tesla au cooperat pentru prima dată, iar bateria cu litiu oxid de cobalt 18650 a fost adoptată de primul model Roadster de la Tesla. În 2014, Panasonic a anunțat un joint venture cu Tesla pentru a construi Gigafactory, o fabrică de super baterii, iar relația dintre cei doi a mers mai departe. Panasonic consideră că vehiculele electrice ar trebui să folosească baterii 18650, astfel încât, chiar dacă o baterie se defectează, aceasta nu va afecta funcționarea întregului sistem, așa cum se arată în Figura 2.

imagine

Figura 2. De ce să alegeți bateria cilindrică 18650

Există, de asemenea, întreprinderi la scară largă care produc baterii cilindrice cu litiu în China. De exemplu, BAK Battery, Jiangsu Zhihang, Tianjin Lishen, Shanghai Delangeng și alte întreprinderi sunt în poziția de lider a bateriilor cilindrice cu litiu în China. Bateriile fier-litiu și autobuzele cu încărcare rapidă Yinlong folosesc baterii cu titanat de litiu, ambele sub formă de ambalaj cilindric.

Tabel 1: Statistici privind capacitatea instalată a primelor 10 companii de baterii cilindrice și modelele lor corespunzătoare în ceea ce privește densitatea energetică unică în 2017

imagine

2. Geanta moale

Materialele cheie utilizate în bateriile cu litiu soft-pack – materiale pentru electrozi pozitivi, materiale pentru electrozi negativi și separatoare – nu sunt foarte diferite de bateriile tradiționale cu litiu cu carcasă de oțel și aluminiu. Cea mai mare diferență este materialul de ambalare flexibil (film compozit aluminiu-plastic). Este cel mai critic și mai dificil din punct de vedere tehnic material din bateriile cu litiu soft. Materialele de ambalare flexibile sunt de obicei împărțite în trei straturi, și anume, un strat de barieră exterior (în general un strat de protecție exterior compus din nailon BOPA sau PET), un strat de barieră (folie de aluminiu în stratul mijlociu) și un strat interior (strat de barieră înaltă multifuncțională). ).

Figura 3. Structura foliei din aluminiu plastic

Materialul de ambalare și structura celulelor pungilor le oferă o serie de avantaje. 1) Performanța de siguranță este bună. Bateria soft-pack este ambalată cu structură de folie de aluminiu-plastic. Când apare o problemă de siguranță, bateria soft-pack va sparge și crăpa în general și nu va exploda. 2) Greutate ușoară, greutatea bateriei moale este cu 40% mai ușoară decât cea a bateriei cu litiu cu carcasă de oțel cu aceeași capacitate și cu 20% mai ușoară decât cea a bateriei cu litiu cu carcasă din aluminiu. 3) Rezistență internă mică, rezistența internă a bateriei soft pack este mai mică decât cea a bateriei cu litiu, ceea ce poate reduce foarte mult autoconsumul bateriei. 4) Performanța ciclului este bună, durata ciclului de viață a bateriei soft pack este mai lungă, iar degradarea după 100 de cicluri este cu 4% până la 7% mai mică decât cea a carcasei din aluminiu. 5) Designul este flexibil, forma poate fi schimbată în orice formă, poate fi mai subțire și pot fi dezvoltate noi modele de celule în funcție de nevoile clienților. Dezavantajele bateriilor soft sunt consistența slabă, costul ridicat, scurgerile ușoare și pragul tehnic ridicat.

imagine

Figura 4. Compoziția bateriei pachetului moale

Producătorii de baterii de talie mondială, cum ar fi LG din Coreea de Sud și ASEC din Japonia, au baterii de putere soft-pack produse în serie, care sunt utilizate în modelele electrice și modelele hibride plug-in ale companiilor de mașini mari, cum ar fi Nissan, Chevrolet și Ford, inclusiv cele mai mari trei modele de producție și vânzări din lume. Leaf și Volt. Gigantul de baterii din țara mea Wanxiang și întârziații Funeng Technology, Yiwei Lithium Energy, Polyfluoride și Gateway Power au început, de asemenea, producția în masă de baterii soft pentru a furniza companii mari de mașini precum BAIC și SAIC.

3. Baterie pătrată

Popularitatea bateriilor pătrate este foarte mare în China. Odată cu creșterea bateriilor de putere pentru automobile în ultimii ani, contradicția dintre intervalul de croazieră al vehiculului și capacitatea bateriei a devenit din ce în ce mai proeminentă. Producătorii autohtoni de baterii folosesc în mare parte baterii pătrate cu carcasă de aluminiu, cu densitate mare de energie a bateriei. , Deoarece structura bateriei pătrate este relativ simplă, spre deosebire de bateria cilindrică, care folosește oțel inoxidabil de înaltă rezistență ca carcasă și accesorii cu supape de siguranță anti-explozie, accesoriile generale sunt ușoare și au o densitate de energie relativ mare. Carcasa pătrată a bateriei este realizată în cea mai mare parte din aliaj de aluminiu, oțel inoxidabil și alte materiale, iar utilizarea internă a procesului de înfășurare sau laminare, protecția bateriei este mai bună decât cea a bateriei cu film de aluminiu-plastic (adică baterie soft-pack), iar siguranta bateriei este relativ cilindrica. Bateriile de tip au fost, de asemenea, mult îmbunătățite.

Figura 5. Structura celulei pătrate

Cu toate acestea, deoarece bateria cu litiu pătrată poate fi personalizată în funcție de dimensiunea produsului, există mii de modele pe piață și, deoarece există prea multe modele, procesul este dificil de unificat. Nu există nicio problemă în utilizarea bateriilor pătrate în produsele electronice obișnuite, dar pentru produsele de echipamente industriale care necesită mai multe serii și paralele, cel mai bine este să folosiți baterii cu litiu cilindrice standardizate, astfel încât procesul de producție să fie garantat și să fie mai ușor să găsiți înlocuitori. în viitor. Baterie.

Companiile interne și străine care folosesc pătratul ca proces de ambalare includ în principal Samsung SDI (forma de ambalare este în principal pătrată, iar materialul electrodului pozitiv utilizează materiale ternare NCM și NCA. Urmărește în mod activ producția de 21700 de baterii), BYD (putere). bateriile sunt în principal carcasă pătrată din aluminiu), materialul catodic este în principal fosfat de fier litiu și, de asemenea, a efectuat cercetare și dezvoltare și rezerve tehnice de baterii ternare), CATL (produsele sunt în principal baterii cu carcasă pătrată din aluminiu, iar materialul catodic include Fosfat de fier litiu și ternar.Fosfat de litiu de fier Rută tehnică Folosit în principal în stocarea energiei și autobuze, CATL a început să se orienteze pe deplin către materiale ternare în 2015, furnizând pachete de baterii ternare pentru mașinile de pasageri ale BMW, Geely și alte companii), Guoxuan Hi-Tech (în principal sub formă de ambalaj pătrat, iar materialul electrodului pozitiv include fosfat de fier litiu și materiale ternare), TianjinLishen, etc.

În general, cele trei tipuri de ambalaje de pachete cilindrice, pătrate și moi au propriile avantaje și dezavantaje, iar fiecare baterie are propriul câmp dominant. Cea mai bună metodă de ambalare poate fi determinată în funcție de caracteristicile materialelor bateriei, domeniile de aplicare a produsului, caracteristicile produsului etc., combinate cu caracteristicile formei de ambalare. Cu toate acestea, fiecare tip de ambalaj de baterie are propriile sale dificultăți tehnologice. Proiectarea bună a bateriei implică probleme complexe în multe domenii, cum ar fi electrochimia, căldura, electricitatea și mecanica, ceea ce impune cerințe ridicate pentru proiectanții de baterii. Oamenii cu baterii cu litiu încă trebuie să continue efortul!