Ang mga form ng packaging ng baterya ng lithium ay may tatlong paa, iyon ay, ang tatlong pinakamalawak na ginagamit na mga cylinder, soft pack at mga parisukat. Ang tatlong mga form ng packaging ay may sariling mga pakinabang at disadvantages, at maaaring mapili ayon sa kanilang paggamit.

1. Cylindrical

Ang cylindrical lithium na baterya ay unang naimbento ng kumpanya ng SONY sa Japan noong 1992. Dahil ang 18650 cylindrical lithium na baterya ay may mahabang kasaysayan, ang rate ng pagtagos sa merkado ay mataas. Ang cylindrical lithium battery ay gumagamit ng mature winding process, mataas na antas ng automation, at kalidad ng produkto Matatag at medyo mababa ang gastos. Maraming uri ng cylindrical lithium na baterya, tulad ng 17490, 14650, 18650, 26650,

21700 atbp. Ang mga cylindrical lithium na baterya ay sikat sa mga kumpanya ng baterya ng lithium sa Japan at South Korea.

Ang mga bentahe ng cylindrical winding type ay kinabibilangan ng mature winding process, mataas na antas ng automation, mataas na production efficiency, magandang consistency, at medyo mababang gastos. Kabilang sa mga disadvantage ang mababang paggamit ng espasyo na dulot ng cylindrical na hugis at pamamahagi ng temperatura na dulot ng mahinang radial thermal conductivity. Teka. Dahil sa mahinang radial thermal conductivity ng cylindrical na baterya, ang bilang ng winding turn ng baterya ay hindi dapat masyadong marami (ang bilang ng winding turn ng 18650 na baterya ay karaniwang mga 20 turn), kaya maliit ang kapasidad ng monomer, at isang malaking halaga ng baterya ang kailangan para magamit sa mga de-kuryenteng sasakyan. Ang mga monomer ay bumubuo ng mga module ng baterya at mga pack ng baterya, na lubos na nagpapataas ng pagkawala ng koneksyon at pagiging kumplikado ng pamamahala.

Figure 1. 18650 cylindrical na baterya

Ang isang tipikal na kumpanya para sa cylindrical packaging ay ang Panasonic ng Japan. Noong 2008, ang Panasonic at Tesla ay nagtulungan sa unang pagkakataon, at ang 18650 lithium cobalt oxide na baterya ay pinagtibay ng unang modelo ng Tesla na Roadster. Noong 2014, inanunsyo ng Panasonic ang isang joint venture kasama si Tesla para magtayo ng Gigafactory, isang pabrika ng sobrang baterya, at ang relasyon sa pagitan ng dalawa ay nagpatuloy. Naniniwala ang Panasonic na ang mga de-koryenteng sasakyan ay dapat gumamit ng 18650 na baterya, upang kahit na mabigo ang isang baterya, hindi ito makakaapekto sa pagpapatakbo ng buong system, tulad ng ipinapakita sa Figure 2.

larawan

Figure 2. Bakit pumili ng 18650 cylindrical na baterya

Mayroon ding mga malalaking negosyo na gumagawa ng mga cylindrical lithium na baterya sa China. Halimbawa, ang BAK Battery, Jiangsu Zhihang, Tianjin Lishen, Shanghai Delangeng at iba pang mga negosyo ay nasa nangungunang posisyon ng mga cylindrical lithium na baterya sa China. Ang mga iron-lithium na baterya at Yinlong na mabilis na nagcha-charge ng mga bus ay gumagamit ng mga lithium titanate na baterya, na parehong nasa anyo ng cylindrical na packaging.

Talahanayan 1: Mga istatistika sa naka-install na kapasidad ng nangungunang 10 cylindrical na kumpanya ng baterya at ang kanilang mga kaukulang modelo sa mga tuntunin ng solong density ng enerhiya sa 2017

larawan

2. Malambot na bag

Ang mga pangunahing materyales na ginagamit sa mga soft-pack na lithium na baterya—positibong electrode na materyales, negatibong electrode na materyales at separator—ay hindi gaanong naiiba sa tradisyonal na steel-shell at aluminum-shell lithium na baterya. Ang pinakamalaking pagkakaiba ay ang flexible packaging material (aluminum-plastic composite film). Ito ang pinaka-kritikal at teknikal na mahirap na materyal sa mga soft-pack na baterya ng lithium. Ang mga nababaluktot na materyales sa packaging ay karaniwang nahahati sa tatlong layer, ibig sabihin, isang panlabas na barrier layer (karaniwan ay isang panlabas na proteksiyon na layer na binubuo ng nylon BOPA o PET), isang barrier layer (aluminum foil sa gitnang layer) at isang panloob na layer (multifunctional high barrier layer. ).

Figure 3. Aluminum plastic film na istraktura

Ang packaging material at istraktura ng pouch cell ay nagbibigay sa kanila ng isang hanay ng mga pakinabang. 1) Ang pagganap ng kaligtasan ay mabuti. Ang soft-pack na baterya ay nakabalot sa aluminum-plastic film sa istraktura. Kapag nagkaroon ng problema sa kaligtasan, ang soft-pack na baterya ay karaniwang sasabog at pumuputok, at hindi sasabog. 2) Banayad na timbang, ang bigat ng soft pack na baterya ay 40% na mas magaan kaysa sa steel shell lithium na baterya na may parehong kapasidad, at 20% na mas magaan kaysa sa aluminum shell lithium na baterya. 3) Maliit na panloob na resistensya, ang panloob na resistensya ng soft pack na baterya ay mas maliit kaysa sa baterya ng lithium, na maaaring lubos na mabawasan ang self-consumption ng baterya. 4) Maganda ang performance ng cycle, mas mahaba ang cycle life ng soft pack na baterya, at ang pagkabulok pagkatapos ng 100 cycle ay 4% hanggang 7% na mas mababa kaysa sa aluminum case. 5) Ang disenyo ay nababaluktot, ang hugis ay maaaring baguhin sa anumang hugis, maaari itong maging mas payat, at ang mga bagong modelo ng cell ay maaaring mabuo ayon sa mga pangangailangan ng customer. Ang mga disadvantage ng mga soft pack na baterya ay hindi maganda ang consistency, mataas na gastos, madaling pagtagas, at mataas na technical threshold.

larawan

Larawan 4. Soft pack na komposisyon ng baterya

Ang mga world-class na tagagawa ng baterya tulad ng LG ng South Korea at ASEC ng Japan ay may mass-produce na soft-pack power na mga baterya, na ginagamit sa mga electric model at plug-in na hybrid na modelo ng malalaking kumpanya ng kotse tulad ng Nissan, Chevrolet, at Ford, kabilang ang tatlong pinakamalaking modelo ng produksyon at pagbebenta sa mundo. Dahon at Volt. Ang higanteng baterya ng aking bansa na si Wanxiang at ang mga latecomer na Funeng Technology, Yiwei Lithium Energy, Polyfluoride, at Gateway Power ay nagsimula na rin ng mass production ng mga soft pack na baterya upang mag-supply ng malalaking kumpanya ng kotse tulad ng BAIC at SAIC.

3. Square na baterya

Ang katanyagan ng mga square na baterya ay napakataas sa China. Sa pagtaas ng mga baterya ng automotive power sa mga nakaraang taon, ang kontradiksyon sa pagitan ng hanay ng cruising ng sasakyan at kapasidad ng baterya ay lalong naging prominente. Ang mga gumagawa ng domestic power na baterya ay kadalasang gumagamit ng mga aluminum-shell square na baterya na may mataas na density ng enerhiya ng baterya. , Dahil ang istraktura ng square na baterya ay medyo simple, hindi katulad ng cylindrical na baterya, na gumagamit ng mataas na lakas na hindi kinakalawang na asero bilang shell at mga accessories na may explosion-proof na mga safety valve, ang pangkalahatang mga accessory ay magaan ang timbang at medyo mataas sa density ng enerhiya. Ang parisukat na kaso ng baterya ay kadalasang gawa sa aluminyo na haluang metal, hindi kinakalawang na asero at iba pang mga materyales, at ang panloob na paggamit ng proseso ng paikot-ikot o paglalamina, ang proteksyon ng baterya ay mas mahusay kaysa sa baterya ng aluminum-plastic film (ibig sabihin, soft-pack na baterya), at ang kaligtasan ng baterya ay medyo cylindrical. Ang mga uri ng baterya ay lubos ding napabuti.

Larawan 5. Square cell structure

Gayunpaman, dahil ang parisukat na baterya ng lithium ay maaaring ipasadya ayon sa laki ng produkto, mayroong libu-libong mga modelo sa merkado, at dahil napakaraming mga modelo, ang proseso ay mahirap pag-isahin. Walang problema sa paggamit ng mga square na baterya sa mga ordinaryong elektronikong produkto, ngunit para sa mga produktong pang-industriya na kagamitan na nangangailangan ng maraming serye at parallel, pinakamahusay na gumamit ng standardized cylindrical lithium na mga baterya, upang ang proseso ng produksyon ay garantisadong, at mas madaling makahanap ng mga kapalit. sa hinaharap. Baterya.

Ang mga domestic at dayuhang kumpanya na gumagamit ng square bilang proseso ng packaging ay pangunahing kinabibilangan ng Samsung SDI (pangunahing square ang packaging form, at ang positive electrode material ay gumagamit ng ternary NCM at NCA na materyales. Aktibo itong sinusubaybayan ang produksyon ng 21700 na baterya), BYD (power). ang mga baterya ay pangunahing mga square aluminum shell), ang cathode material ay pangunahing lithium iron phosphate, at ito rin ay nagsasagawa ng pananaliksik at pag-unlad at teknikal na mga reserbang ng ternary na mga baterya), CATL (ang mga produkto ay higit sa lahat ay square aluminum shell na mga baterya, at ang cathode material ay kinabibilangan ng lithium iron phosphate at ternary. Lithium iron phosphate teknikal na ruta Pangunahing ginagamit sa pag-imbak ng enerhiya at mga bus, nagsimulang ganap na bumaling ang CATL sa mga ternary na materyales noong 2015, na nagbibigay ng mga ternary battery pack para sa mga pampasaherong sasakyan ng BMW, Geely at iba pang kumpanya), Guoxuan Hi-Tech (pangunahin sa anyo ng square packaging, at ang positibong electrode material ay kinabibilangan ng Lithium iron phosphate at ternary na materyales), TianjinLishen, atbp.

Sa pangkalahatan, ang tatlong uri ng packaging ng cylindrical, square at soft pack ay may sariling mga pakinabang at disadvantages, at ang bawat baterya ay may sariling dominanteng field. Ang pinakamahusay na paraan ng pag-iimpake ay maaaring matukoy ayon sa mga katangian ng materyal ng baterya, mga larangan ng aplikasyon ng produkto, mga katangian ng produkto, atbp. na sinamahan ng mga katangian ng anyo ng packaging. Gayunpaman, ang bawat uri ng packaging ng baterya ay may sariling mga teknolohikal na paghihirap. Ang magandang disenyo ng baterya ay nagsasangkot ng mga kumplikadong problema sa maraming larangan tulad ng electrochemistry, init, kuryente, at mekanika, na naglalagay ng mataas na kinakailangan para sa mga taga-disenyo ng baterya. Kailangan pa ring ipagpatuloy ng mga taong baterya ng lithium ang pagsisikap!