รูปแบบบรรจุภัณฑ์แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นแบบสามขา นั่นคือ สามกระบอกที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ซอฟต์แพ็ค และสี่เหลี่ยม รูปแบบบรรจุภัณฑ์ทั้งสามแบบมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง และสามารถเลือกได้ตามการใช้งาน

1. ทรงกระบอก

แบตเตอรี่ลิเธียมทรงกระบอกถูกประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกโดยบริษัท SONY ในประเทศญี่ปุ่นในปี 1992 เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมทรงกระบอก 18650 มีประวัติยาวนาน อัตราการเจาะตลาดจึงสูง แบตเตอรี่ลิเธียมทรงกระบอกใช้กระบวนการม้วนแบบผู้ใหญ่ ระบบอัตโนมัติระดับสูง และคุณภาพของผลิตภัณฑ์ มีเสถียรภาพและต้นทุนค่อนข้างต่ำ แบตเตอรี่ลิเธียมทรงกระบอกมีหลายประเภท เช่น 17490, 14650, 18650, 26650,

21700 เป็นต้น แบตเตอรี่ลิเธียมทรงกระบอกเป็นที่นิยมในหมู่บริษัทแบตเตอรี่ลิเธียมในญี่ปุ่นและเกาหลีใต้

ข้อดีของประเภทขดลวดทรงกระบอก ได้แก่ กระบวนการไขลานที่โตเต็มที่ ระบบอัตโนมัติระดับสูง ประสิทธิภาพการผลิตสูง ความสม่ำเสมอที่ดี และต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำ ข้อเสีย ได้แก่ การใช้พื้นที่น้อยที่เกิดจากรูปทรงกระบอกและการกระจายอุณหภูมิที่เกิดจากการนำความร้อนในแนวรัศมีที่ไม่ดี รอ. เนื่องจากแบตเตอรี่ทรงกระบอกมีการนำความร้อนในแนวรัศมีที่ไม่ดี จำนวนรอบการหมุนของแบตเตอรี่ไม่ควรมากเกินไป (จำนวนรอบการหมุนของแบตเตอรี่ 18650 โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 20 รอบ) ดังนั้นความจุโมโนเมอร์จึงน้อย และ ต้องใช้แบตเตอรี่จำนวนมากสำหรับการใช้งานในรถยนต์ไฟฟ้า โมโนเมอร์สร้างโมดูลแบตเตอรี่และชุดแบตเตอรี่ ซึ่งเพิ่มการสูญเสียการเชื่อมต่อและความซับซ้อนในการจัดการอย่างมาก

รูปที่ 1. แบตเตอรี่ทรงกระบอก 18650

บริษัททั่วไปสำหรับบรรจุภัณฑ์ทรงกระบอกคือ Panasonic ของญี่ปุ่น ในปี 2008 พานาโซนิคและเทสลาร่วมมือกันเป็นครั้งแรก และแบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์รุ่น 18650 ถูกนำมาใช้โดย Roadster รุ่นแรกของเทสลา ในปี 2014 Panasonic ได้ประกาศร่วมทุนกับ Tesla เพื่อสร้าง Gigafactory ซึ่งเป็นโรงงาน super battery และความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสองก็ดำเนินต่อไป พานาโซนิคเชื่อว่ารถยนต์ไฟฟ้าควรใช้แบตเตอรี่ขนาด 18650 เพื่อที่ว่าแม้แบตเตอรีหนึ่งก้อนจะพังก็จะไม่กระทบต่อการทำงานของทั้งระบบ ดังแสดงในรูปที่ 2

ภาพ

รูปที่ 2 ทำไมต้องเลือกแบตเตอรี่ทรงกระบอก 18650

นอกจากนี้ยังมีองค์กรขนาดใหญ่ที่ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมทรงกระบอกในประเทศจีน ตัวอย่างเช่น BAK Battery, Jiangsu Zhihang, Tianjin Lishen, Shanghai Delangeng และองค์กรอื่น ๆ อยู่ในตำแหน่งผู้นำของแบตเตอรี่ลิเธียมทรงกระบอกในประเทศจีน แบตเตอรีเหล็ก-ลิเธียมและรถบัสชาร์จเร็วของ Yinlong ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไททาเนตทั้งในรูปแบบบรรจุภัณฑ์ทรงกระบอก

ตารางที่ 1: สถิติกำลังการผลิตติดตั้งของบริษัทแบตเตอรี่ทรงกระบอก 10 อันดับแรกและรุ่นที่สอดคล้องกันในแง่ของความหนาแน่นของพลังงานเดี่ยวในปี 2017

ภาพ

2. กระเป๋านุ่ม

วัสดุหลักที่ใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียมแบบซอฟต์แพ็ค—วัสดุอิเล็กโทรดขั้วบวก วัสดุอิเล็กโทรดลบ และเครื่องแยก—ไม่แตกต่างจากแบตเตอรี่ลิเธียมแบบเปลือกเหล็กและเปลือกอะลูมิเนียมแบบดั้งเดิมมากนัก ความแตกต่างที่ใหญ่ที่สุดคือวัสดุบรรจุภัณฑ์ที่ยืดหยุ่น (ฟิล์มคอมโพสิตอลูมิเนียมและพลาสติก) เป็นวัสดุที่สำคัญที่สุดและยากทางเทคนิคในแบตเตอรี่ลิเธียมแบบซอฟต์แพ็ค วัสดุบรรจุภัณฑ์ที่ยืดหยุ่นได้มักจะแบ่งออกเป็นสามชั้น ได้แก่ ชั้นกั้นด้านนอก (โดยทั่วไปชั้นป้องกันด้านนอกประกอบด้วยไนลอน BOPA หรือ PET) ชั้นกั้น (อลูมิเนียมฟอยล์ในชั้นกลาง) และชั้นใน (ชั้นกั้นสูงแบบมัลติฟังก์ชั่น ).

รูปที่ 3 โครงสร้างฟิล์มพลาสติกอลูมิเนียม

วัสดุบรรจุภัณฑ์และโครงสร้างของเซลล์ถุงมีข้อดีหลายประการ 1) ประสิทธิภาพความปลอดภัยเป็นสิ่งที่ดี แบตเตอรี่แบบซอฟต์แพ็คบรรจุด้วยฟิล์มพลาสติกอะลูมิเนียมในโครงสร้าง เมื่อเกิดปัญหาด้านความปลอดภัย โดยทั่วไปแบตเตอรี่แบบซอฟต์แพ็คจะระเบิดและแตก และจะไม่ระเบิด 2) น้ำหนักเบา น้ำหนักของแบตเตอรี่แบบซอฟต์แพ็คนั้นเบากว่าแบตเตอรี่ลิเธียมเปลือกเหล็ก 40% ที่มีความจุเท่ากัน และเบากว่าแบตเตอรี่ลิเธียมเปลือกอลูมิเนียม 20% 3) ความต้านทานภายในขนาดเล็ก ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่แบบซอฟต์แพ็คมีขนาดเล็กกว่าของแบตเตอรี่ลิเธียม ซึ่งสามารถลดการใช้พลังงานของแบตเตอรี่เองได้อย่างมาก 4) ประสิทธิภาพของวงจรนั้นดี อายุการใช้งานของแบตเตอรี่แบบซอฟต์แพ็คนั้นนานขึ้น และการผุหลังจาก 100 รอบจะน้อยกว่าเคสอลูมิเนียม 4% ถึง 7% 5) การออกแบบมีความยืดหยุ่น สามารถเปลี่ยนรูปร่างเป็นรูปร่างใดก็ได้ บางลง และเซลล์รุ่นใหม่สามารถพัฒนาได้ตามความต้องการของลูกค้า ข้อเสียของแบตเตอรี่แบบซอฟต์แพ็คคือความสม่ำเสมอต่ำ ค่าใช้จ่ายสูง การรั่วง่าย และเกณฑ์ทางเทคนิคที่สูง

ภาพ

รูปที่ 4 องค์ประกอบของแบตเตอรี่ซอฟต์แพ็ก

ผู้ผลิตแบตเตอรี่ระดับโลกเช่น LG ของเกาหลีใต้และ ASEC ของญี่ปุ่นมีแบตเตอรี่แบบซอฟต์แพ็คที่ผลิตในปริมาณมาก ซึ่งใช้ในรุ่นไฟฟ้าและรุ่นปลั๊กอินไฮบริดของ บริษัท รถยนต์ขนาดใหญ่เช่น Nissan, Chevrolet และ Ford รวมถึง สามโมเดลการผลิตและการขายที่ใหญ่ที่สุดในโลก ใบไม้และโวลต์ Wanxiang ยักษ์ใหญ่ด้านแบตเตอรี่ในประเทศของฉัน และเทคโนโลยี Funeng Technology, Yiwei Lithium Energy, Polyfluoride และ Gateway Power ได้เริ่มผลิตแบตเตอรี่แบบซอฟต์แพ็คจำนวนมากเพื่อจัดหาบริษัทรถยนต์ขนาดใหญ่ เช่น BAIC และ SAIC

3. แบตเตอรี่เหลี่ยม

ความนิยมของแบตเตอรี่แบบเหลี่ยมนั้นสูงมากในประเทศจีน ด้วยการเพิ่มขึ้นของแบตเตอรี่พลังงานรถยนต์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความขัดแย้งระหว่างระยะการล่องเรือและความจุของแบตเตอรี่เริ่มเด่นชัดขึ้น ผู้ผลิตแบตเตอรี่พลังงานในประเทศส่วนใหญ่ใช้แบตเตอรี่อลูมิเนียมเปลือกสี่เหลี่ยมที่มีความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่สูง เนื่องจากโครงสร้างของแบตเตอรี่ทรงเหลี่ยมนั้นค่อนข้างเรียบง่าย ซึ่งต่างจากแบตเตอรี่ทรงกระบอกซึ่งใช้เหล็กกล้าไร้สนิมความแข็งแรงสูงเป็นเปลือกและอุปกรณ์เสริมที่มีวาล์วนิรภัยป้องกันการระเบิด อุปกรณ์เสริมโดยรวมจึงมีน้ำหนักเบาและมีความหนาแน่นของพลังงานค่อนข้างสูง กล่องแบตเตอรี่ทรงสี่เหลี่ยมส่วนใหญ่ทำจากโลหะผสมอลูมิเนียม สแตนเลส และวัสดุอื่นๆ และการใช้กระบวนการม้วนหรือการเคลือบภายใน การปกป้องแบตเตอรี่ได้ดีกว่าแบตเตอรี่ฟิล์มอะลูมิเนียมพลาสติก (เช่น แบตเตอรี่แบบซอฟต์แพ็ค) และความปลอดภัยของแบตเตอรี่ค่อนข้างเป็นทรงกระบอก แบตเตอรี่ประเภทได้รับการปรับปรุงอย่างมากเช่นกัน

รูปที่ 5. โครงสร้างเซลล์สี่เหลี่ยม

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมทรงสี่เหลี่ยมสามารถปรับแต่งได้ตามขนาดของผลิตภัณฑ์ มีหลายพันรุ่นในตลาด และเนื่องจากมีรุ่นมากเกินไป กระบวนการจึงยากที่จะรวมเป็นหนึ่ง ไม่มีปัญหาในการใช้แบตเตอรี่แบบเหลี่ยมในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป แต่สำหรับผลิตภัณฑ์อุปกรณ์อุตสาหกรรมที่ต้องใช้หลายชุดและขนานกัน ควรใช้แบตเตอรี่ลิเธียมทรงกระบอกที่ได้มาตรฐานเพื่อรับประกันกระบวนการผลิตและหาอะไหล่ทดแทนได้ง่ายขึ้น ในอนาคต. แบตเตอรี่.

บริษัทในประเทศและต่างประเทศที่ใช้สี่เหลี่ยมจัตุรัสเป็นกระบวนการบรรจุภัณฑ์ ได้แก่ Samsung SDI เป็นหลัก (รูปแบบบรรจุภัณฑ์ส่วนใหญ่เป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส และวัสดุอิเล็กโทรดขั้วบวกใช้วัสดุ NCM และ NCA แบบไตรภาค กำลังติดตามการผลิตแบตเตอรี่ 21700 ก้อน), BYD (กำลังผลิต) แบตเตอรี่ส่วนใหญ่เป็นเปลือกอลูมิเนียมสี่เหลี่ยม) วัสดุแคโทดส่วนใหญ่เป็นลิเธียมเหล็กฟอสเฟตและยังได้ทำการวิจัยและพัฒนาและสำรองทางเทคนิคของแบตเตอรี่ไตรภาค) CATL (ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่เป็นแบตเตอรี่เปลือกอลูมิเนียมสี่เหลี่ยมและวัสดุแคโทดรวมถึง ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตและไตรภาค เส้นทางเทคนิคลิเธียมเหล็กฟอสเฟต ส่วนใหญ่ใช้ในการจัดเก็บพลังงานและรถโดยสาร CATL เริ่มหันไปใช้วัสดุไตรภาคอย่างเต็มรูปแบบในปี 2015 โดยให้ชุดแบตเตอรี่แบบไตรสำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคลของ BMW, Geely และ บริษัท อื่น ๆ ), Guoxuan Hi-Tech (ส่วนใหญ่อยู่ในรูปของบรรจุภัณฑ์สี่เหลี่ยมจัตุรัสและวัสดุอิเล็กโทรดบวกรวมถึงลิเธียมเหล็กฟอสเฟตและวัสดุไตรภาค) เทียนจินลิเซิน เป็นต้น

โดยทั่วไป บรรจุภัณฑ์สามประเภท ได้แก่ ทรงกระบอก สี่เหลี่ยม และซอฟต์แพ็คมีข้อดีและข้อเสียต่างกันไป และแบตเตอรี่แต่ละชนิดมีสนามที่โดดเด่นในตัวเอง วิธีการบรรจุหีบห่อที่ดีที่สุดสามารถกำหนดได้ตามลักษณะวัสดุของแบตเตอรี่ ฟิลด์การใช้งานผลิตภัณฑ์ คุณลักษณะของผลิตภัณฑ์ ฯลฯ รวมกับลักษณะของรูปแบบบรรจุภัณฑ์ อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่แต่ละประเภทบรรจุภัณฑ์มีปัญหาทางเทคโนโลยีของตัวเอง การออกแบบแบตเตอรี่ที่ดีมีปัญหาที่ซับซ้อนในหลายสาขา เช่น เคมีไฟฟ้า ความร้อน ไฟฟ้า และกลศาสตร์ ซึ่งทำให้นักออกแบบแบตเตอรี่มีความต้องการสูง ชาวแบตเตอรี่ลิเธียมยังต้องพยายามต่อไป!