圓柱鋰電池都有哪些?
圓柱鋰電池與軟包和方形鋰電池相比是商業(yè)化最早,生產(chǎn)自動(dòng)化程度最高,當(dāng)前成本最低的一種鋰電池。目前市場(chǎng)主要有18650圓柱形鋰電池和21700圓柱鋰電池,其他常見(jiàn)的圓柱鋰電池規(guī)格有14650、17490、18650、21700、26650等。
圓柱形鋰電池分為磷酸鐵鋰、鉆酸鋰、錳酸鋰、鉆錳混合、三元材料不同體系,外殼分為鋼殼和聚合物兩種,不同材料體系電池有不同的優(yōu)點(diǎn)。目前,圓柱主要以鋼殼圓柱磷酸鐵鋰電池為主,這種電池的表現(xiàn)為容量高、輸出電壓高、良好的充放電循環(huán)性能、輸出電壓穩(wěn)定、能大電流放電、電化學(xué)性能穩(wěn)定、使用安全、工作溫度范圍寬、對(duì)環(huán)境友好。
圓柱鋰電池結(jié)構(gòu):?jiǎn)误w主要由正極,負(fù)極,隔膜,正極負(fù)極集電極,安全閥,過(guò)流保護(hù)裝置,絕緣件和殼體共同組成。殼體,早期鋼殼較多,當(dāng)前以鋁殼為主。
單體過(guò)流保護(hù)裝置,每個(gè)廠家的設(shè)計(jì)并不相同,根據(jù)對(duì)安全性要求的不同,價(jià)格要去不同,可以進(jìn)行定制。一般的安全裝置主要有PTC正溫度系數(shù)電阻和熔斷裝置兩大類。
PTC,當(dāng)出現(xiàn)過(guò)大電流,電阻發(fā)熱,溫度積累更促進(jìn)PTC阻值的上升,當(dāng)溫度超過(guò)一個(gè)閾值以后,陡然增大,相當(dāng)于把故障電芯從總體回路中隔離開(kāi)來(lái),避免進(jìn)一步熱失控的發(fā)生。
熔斷裝置,原理上就是一個(gè)熔絲,遇到過(guò)大電流,熔絲熔斷,回路被斷開(kāi)。
兩種保護(hù)裝置的區(qū)別在于前者可恢復(fù),后者的保護(hù)是一次性的,一旦故障發(fā)生,系統(tǒng)必須認(rèn)為更換問(wèn)題電芯才能正常工作。
圓柱鋰電池特點(diǎn)
圓柱鋰電池電芯,尤其18650,由于其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn),也由于其型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)化,圓柱電芯生產(chǎn)的自動(dòng)化水平,在3種主要電芯形式中為最高。這就使得高度一致性成為可能,成品率相應(yīng)得到提高。
圓柱鋰電池優(yōu)點(diǎn)
1)如前面所述,單體一致性較好;
2)單體自身力學(xué)性能好,與方形和軟包電池相比,封閉的圓柱體,近似尺寸下,可以獲得最高的彎曲強(qiáng)度;
3)技術(shù)成熟,成本低,但同時(shí),成本優(yōu)化的空間也已經(jīng)消耗的差不多;
4)單體能量小,發(fā)生事故時(shí),形式易于控制,但這一點(diǎn)也正在成為它被取代的理由(那句流行的話怎么講,成就你的也將毀滅你,殺不死你的也必將使你強(qiáng)大,物同此理啊)
5)圓柱鋰電池PACK成組
圓形電池相對(duì)具有更易用特點(diǎn),所以PACK方案簡(jiǎn)單,散熱效果好,方形電池PACK時(shí)要解決好散熱的問(wèn)題。
圓柱鋰電池缺點(diǎn):
1)在電動(dòng)汽車這個(gè)語(yǔ)境中,電池系統(tǒng)的圓柱單體數(shù)量都很大,這就使得電池系統(tǒng)復(fù)雜度大增,無(wú)論機(jī)構(gòu)還是管理系統(tǒng),相對(duì)于其他兩類電池,系統(tǒng)級(jí)別的成本圓柱電池偏高;
2)在溫度環(huán)境不均勻條件下,大量電芯特性異化的概率上升,當(dāng)然,特斯拉之所以在設(shè)計(jì)之初選擇18650,相信只是個(gè)無(wú)奈之選,因?yàn)?0年前,能夠大批量生產(chǎn)的合格動(dòng)力電池,只有圓柱電池。而電池的安全和熱管理需求,反而是它強(qiáng)大電控系統(tǒng)的研發(fā)動(dòng)力。
3)能量密度的上升空間已經(jīng)很小,2016年的新聞,超威把單體容量做到4050mAh,電芯比能量306Wh/kg,此后沒(méi)有看到更高的記錄。在既定空間內(nèi),只有死磕材料,公認(rèn)是一條難走的路。
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