Lityum pil ambalaj formları üç ayaklıdır, yani en yaygın olarak kullanılan üç silindir, yumuşak paket ve karelerdir. Üç paketleme biçiminin kendi avantajları ve dezavantajları vardır ve kullanımlarına göre seçilebilirler.

1. Silindirik

Silindirik lityum pil ilk olarak 1992 yılında Japonya’da SONY şirketi tarafından icat edilmiştir. 18650 silindirik lityum pilin uzun bir geçmişi olduğu için pazara giriş oranı yüksektir. Silindirik lityum pil, olgun sarma sürecini, yüksek derecede otomasyonu ve ürün kalitesini benimser. Kararlı ve nispeten düşük maliyetli. 17490, 14650, 18650, 26650 gibi birçok silindirik lityum pil türü vardır.

21700 vb. Silindirik lityum piller, Japonya ve Güney Kore’deki lityum pil şirketleri arasında popülerdir.

Silindirik sarım tipinin avantajları, olgun sarım süreci, yüksek derecede otomasyon, yüksek üretim verimliliği, iyi tutarlılık ve nispeten düşük maliyettir. Dezavantajları, silindirik şeklin neden olduğu düşük alan kullanımını ve zayıf radyal termal iletkenliğin neden olduğu sıcaklık dağılımını içerir. Beklemek. Silindirik pilin zayıf radyal termal iletkenliği nedeniyle, pilin sarım dönüşlerinin sayısı çok fazla olmamalıdır (18650 pilin sarım dönüşlerinin sayısı genellikle yaklaşık 20 turdur), bu nedenle monomer kapasitesi küçüktür ve elektrikli araçlarda uygulama için büyük miktarda pil gereklidir. Monomerler, bağlantı kaybını ve yönetim karmaşıklığını büyük ölçüde artıran pil modülleri ve pil paketleri oluşturur.

Şekil 1. 18650 silindirik pil

Silindirik paketleme için tipik bir şirket, Japon Panasonic’tir. 2008 yılında Panasonic ve Tesla ilk kez işbirliği yaptı ve 18650 lityum kobalt oksit pil Tesla’nın ilk modeli Roadster tarafından benimsendi. 2014 yılında Panasonic, bir süper pil fabrikası olan Gigafactory’yi kurmak için Tesla ile bir ortak girişim duyurdu ve ikisi arasındaki ilişki daha da ileri gitti. Panasonic, elektrikli araçların 18650 pil kullanması gerektiğine inanıyor, böylece bir pil arızalansa bile, Şekil 2’de gösterildiği gibi tüm sistemin çalışmasını etkilemeyecektir.

resim

Şekil 2. Neden 18650 silindirik pili seçmelisiniz?

Çin’de silindirik lityum pil üreten büyük ölçekli işletmeler de var. Örneğin BAK Battery, Jiangsu Zhihang, Tianjin Lishen, Shanghai Delangeng ve diğer işletmeler, Çin’de silindirik lityum pillerin lider konumundadır. Demir-lityum piller ve Yinlong hızlı şarjlı otobüsler, her ikisi de silindirik ambalaj biçiminde lityum titanat piller kullanır.

Tablo 1: 10 yılında tek enerji yoğunluğu açısından en büyük 2017 silindirik pil şirketinin kurulu kapasitesi ve bunlara karşılık gelen modellere ilişkin istatistikler

resim

2. Yumuşak çanta

Yumuşak paket lityum pillerde kullanılan temel malzemeler (pozitif elektrot malzemeleri, negatif elektrot malzemeleri ve ayırıcılar) geleneksel çelik kabuklu ve alüminyum kabuklu lityum pillerden çok farklı değildir. En büyük fark, esnek ambalaj malzemesidir (alüminyum-plastik kompozit film). Yumuşak paket lityum pillerde en kritik ve teknik olarak zor malzemedir. Esnek ambalaj malzemeleri genellikle bir dış bariyer tabakası (genellikle naylon BOPA veya PET’ten oluşan bir dış koruyucu tabaka), bir bariyer tabakası (orta tabakada alüminyum folyo) ve bir iç tabaka (çok işlevli yüksek bariyer tabakası) olmak üzere üç katmana ayrılır. ).

Şekil 3. Alüminyum plastik film yapısı

Paketleme malzemesi ve poşet hücrelerinin yapısı onlara bir dizi avantaj sağlar. 1) Güvenlik performansı iyidir. Yumuşak paket pil, yapı olarak alüminyum-plastik film ile paketlenmiştir. Bir güvenlik sorunu meydana geldiğinde, yumuşak paket pili genellikle patlar ve çatlar ve patlamaz. 2) Hafiftir, yumuşak paket pilin ağırlığı, aynı kapasiteye sahip çelik kabuklu lityum pilden %40 daha hafiftir ve alüminyum kabuklu lityum pilden %20 daha hafiftir. 3) Küçük iç direnç, yumuşak paket pilin iç direnci, pilin öz tüketimini büyük ölçüde azaltabilen lityum pilin iç direncinden daha küçüktür. 4) Döngü performansı iyidir, yumuşak paket pilin döngü ömrü daha uzundur ve 100 döngüden sonra bozulma, alüminyum kasanınkinden %4 ila %7 daha azdır. 5) Tasarım esnektir, şekli herhangi bir şekle değiştirilebilir, daha ince olabilir ve müşteri ihtiyaçlarına göre yeni hücre modelleri geliştirilebilir. Yumuşak paket pillerin dezavantajları, zayıf tutarlılık, yüksek maliyet, kolay sızıntı ve yüksek teknik eşiktir.

resim

Şekil 4. Yumuşak paket pil bileşimi

Güney Kore’nin LG ve Japonya’nın ASEC’si gibi birinci sınıf pil üreticileri, Nissan, Chevrolet ve Ford gibi büyük otomobil şirketlerinin elektrikli modellerinde ve plug-in hibrit modellerinde kullanılan seri üretim yumuşak paket güç pillerine sahiptir. dünyanın en büyük üç üretim ve satış modeli. Yaprak ve Volt. ülkemin pil devi Wanxiang ve sonradan gelen Funeng Technology, Yiwei Lithium Energy, Polyfluoride ve Gateway Power da BAIC ve SAIC gibi büyük otomobil şirketlerine tedarik sağlamak için yumuşak paket pillerin seri üretimine başladı.

3. Kare pil

Çin’de kare pillerin popülaritesi çok yüksektir. Son yıllarda otomotiv güç akülerinin yükselişiyle birlikte, araç seyir menzili ile akü kapasitesi arasındaki çelişki giderek daha belirgin hale geldi. Yerli güç pil üreticileri çoğunlukla yüksek pil enerji yoğunluğuna sahip alüminyum kabuklu kare piller kullanır. , Kare pilin yapısı nispeten basit olduğundan, kabuk olarak yüksek mukavemetli paslanmaz çelik ve patlamaya dayanıklı emniyet valflerine sahip aksesuarlar kullanan silindirik pilin aksine, genel aksesuarların ağırlığı hafif ve enerji yoğunluğu nispeten yüksektir. Kare pil kutusu çoğunlukla alüminyum alaşımdan, paslanmaz çelikten ve diğer malzemelerden yapılmıştır ve sarma veya laminasyon işleminin dahili kullanımı, pilin korunması alüminyum plastik film pilden (yani yumuşak paket pil) daha iyidir, ve pilin güvenliği nispeten silindiriktir. Tip piller de büyük ölçüde iyileştirildi.

Şekil 5. Kare hücre yapısı

Ancak kare lityum pil ürünün boyutuna göre özelleştirilebildiği için piyasada binlerce model var ve çok fazla model olduğu için işlemin birleştirilmesi zor. Sıradan elektronik ürünlerde kare pillerin kullanılmasında herhangi bir sorun yoktur, ancak birden fazla seri ve paralel gerektiren endüstriyel ekipman ürünleri için, üretim sürecinin garanti edilmesi ve yedek bulmanın daha kolay olması için standartlaştırılmış silindirik lityum piller kullanmak en iyisidir. gelecekte. Pil.

Paketleme işlemi olarak kare kullanan yerli ve yabancı şirketler ağırlıklı olarak Samsung SDI (ambalaj formu ağırlıklı olarak karedir ve pozitif elektrot malzemesi üçlü NCM ve NCA malzemeleri kullanır. 21700 pilin üretimini aktif olarak takip etmektedir), BYD (güç piller esas olarak kare alüminyum kabuklardır), katot malzemesi esas olarak lityum demir fosfattır ve ayrıca üçlü pillerin araştırma ve geliştirme ve teknik rezervlerini yürütmektedir), CATL (ürünler ağırlıklı olarak kare alüminyum kabuk pillerdir ve katot malzemesi şunları içerir: lityum demir fosfat ve üçlü Lityum demir fosfat teknik rota Ağırlıklı olarak enerji depolama ve otobüslerde kullanılan CATL, 2015 yılında BMW, Geely ve diğer şirketlerin binek otomobilleri için üçlü pil paketleri sağlayan üçlü malzemelere tamamen dönüşmeye başladı), Guoxuan Hi-Tech (esas olarak kare ambalaj şeklindedir ve pozitif elektrot malzemesi Lityum demir fosfat ve üçlü malzemeleri içerir), TianjinLişen, vb.

Genel olarak, silindirik, kare ve yumuşak paketlerden oluşan üç paketleme türünün kendi avantajları ve dezavantajları vardır ve her pilin kendi baskın alanı vardır. En iyi paketleme yöntemi, pilin malzeme özellikleri, ürün uygulama alanları, ürün özellikleri vb. paketleme formunun özellikleri ile birlikte belirlenebilir. Bununla birlikte, her ambalaj tipi pilin kendi teknolojik zorlukları vardır. İyi pil tasarımı, pil tasarımcıları için yüksek gereksinimler ortaya koyan elektrokimya, ısı, elektrik ve mekanik gibi birçok alanda karmaşık sorunları içerir. Lityum pil insanların hala çabaya devam etmesi gerekiyor!