電動(dòng)汽車圓柱形鋰離子電池的發(fā)展趨勢(shì)分析
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-01-12 20:13
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電動(dòng)汽車圓柱形鋰離子電池的發(fā)展趨勢(shì)
盡管在電動(dòng)汽車中使用小型圓柱形電池存在爭(zhēng)議，但18650因其高能量密度和高性價(jià)比而成為越來(lái)越多的客運(yùn)和物流車輛的重要選擇。18650具有高成熟度、高一致性、高能量密度、高成本和高靈活性的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是數(shù)量多，包裝難度大，質(zhì)量控制點(diǎn)多。和更多的單體電池可以通過(guò)改變內(nèi)部設(shè)計(jì),大大提高生活,比例,等等,也讓包裝看起來(lái)容易,而且可以大大減少能量密度(體積和重量),減少了組裝的靈活性,使用空間大尺寸的高能量密度電池,大部分的自動(dòng)化程度低,以及過(guò)程的成本非常高,一致性差,一旦失敗,可怕的后果。
目前，圓柱形電池的優(yōu)勢(shì)主要來(lái)自于尺寸標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品成熟度和成本競(jìng)爭(zhēng)力，這必然與標(biāo)準(zhǔn)化密切相關(guān)。較大的氣瓶如26/32還不是主流;新的尺寸20/21是市場(chǎng)上各種因素的平衡，是基于18650現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)的選擇!
哪種鋰電池更合適?
單位體積容量與循環(huán)壽命、乘法器和安全性之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性:容量每增加10%，循環(huán)壽命就減少約20%。容量每增加10%，充放電率降低30-40%。容量每增加10%，溫升就會(huì)增加20%左右，呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。能量密度越高，安全風(fēng)險(xiǎn)越大。
18650采用523+石墨系統(tǒng)，根據(jù)新國(guó)標(biāo)，1C至2.4ah已達(dá)到設(shè)計(jì)極限，材料能量密度更高(NCA、811等)穩(wěn)定，工藝控制不像想象的那么容易。所以，它還不是很好用，但是要貴很多……
圓柱形的18650鋰離子電池面臨許多挑戰(zhàn)
A. NCA、硅碳等新材料供應(yīng)鏈尚不成熟，成本高，供應(yīng)不穩(wěn)定;B.新材料制造工藝對(duì)環(huán)境要求高，固定資產(chǎn)投資高，能耗大;電池容量低，技術(shù)要求高，包裝成本高;單體細(xì)胞最多能適應(yīng)陽(yáng)性單耳和陰性雙耳的結(jié)構(gòu)，對(duì)能量密度有顯著影響。高曲率部分的比例較大，對(duì)循環(huán)壽命影響較大。當(dāng)同時(shí)需要高能量密度和高電荷率時(shí)，設(shè)計(jì)空間達(dá)到極限。
更大的圓柱形鋰離子電池將是最受歡迎的:20/21比18更好
對(duì)于相同體積，能量密度優(yōu)勢(shì):適當(dāng)增加直徑和高度，獲得更有效的體積。
a.能量密度適當(dāng)增加時(shí)可選用常規(guī)材料，穩(wěn)定且經(jīng)濟(jì);b、可設(shè)計(jì)多極耳機(jī)構(gòu)，減少內(nèi)阻;C.在相同能量密度下，可選擇具有快速充電特性的石墨，提高快速充電性能;D.降低高曲率部位的比例，延長(zhǎng)細(xì)胞周期壽命;增加單細(xì)胞的容量，降低包裝成本。
多極耳設(shè)計(jì):可實(shí)現(xiàn)低內(nèi)阻(ACIR或DCIR)。
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低曲線率區(qū)域率增長(zhǎng):周期壽命延長(zhǎng)。
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1. 從上圖可以看出，不同模型的高曲率點(diǎn)21700所占比例最小，在20650處居中，在18650處最高。
2. 當(dāng)電池在循環(huán)過(guò)程中變質(zhì)時(shí)，從最大曲率點(diǎn)開(kāi)始，21700所占比例最小，對(duì)循環(huán)性能的影響最小。
相同容量的包裝被設(shè)計(jì)在相同的安全距離。20系列的體積能密度比最好，重量能密度最好。
