關(guān)于圓柱、方形以及軟包鋰電池全面介紹
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-06-29 10:21
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圓柱形鋰電池
圓柱形鋰電池分為磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、鈷錳混合、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、對環(huán)境友好。廣泛應(yīng)用于太陽能燈具、草坪燈具、后備能源、電動工具、玩具模型上。
一個典型的圓柱形電池的結(jié)構(gòu)包括：正極蓋、安全閥、PTC元件、電流切斷機(jī)構(gòu)、墊圈、正極、負(fù)極、隔離膜、殼體。
最早的圓柱形鋰電池是由日本SONY公司于1992年發(fā)明的18650鋰電池，因?yàn)?8650圓柱形鋰電池的歷史相當(dāng)悠久，所以市場的普及率非常高，圓柱形鋰電池采用相當(dāng)成熟的卷繞工藝，自動化程度高，產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定，成本相對較低。圓柱形鋰電池有諸多型號，比如常見的有14650、17490、18650、21700、26650等。圓柱型鋰電池在日本、韓國鋰電池企業(yè)中較為流行，中國國內(nèi)也有相當(dāng)規(guī)模的企業(yè)生產(chǎn)圓柱形鋰電池。
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方形鋰電池
方形鋰電池通常是指鋁殼或鋼殼方形電池，方形電池的普及率在國內(nèi)很高，隨著近年汽車動力電池的興起，汽車?yán)m(xù)航里程與電池容量之間的矛盾日漸突顯，國內(nèi)動力電池廠商多采用電池能量密度較高的鋁殼方形電池為主，因?yàn)榉叫坞姵氐慕Y(jié)構(gòu)較為簡單，不像圓柱電池采用強(qiáng)度較高的不銹鋼作為殼體及具有防爆安全閥的等附件，所以整體附件重量要輕，相對能量密度較高。方型電池采用卷繞和疊片兩種不同的工藝。
但由于方形鋰電池可以根據(jù)產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行定制化生產(chǎn)，所以市場上有成千上萬種型號，而正因?yàn)樾吞柼?，工藝很難統(tǒng)一。方形電池在普通的電子產(chǎn)品上使用沒有問題，但對于需要多只串、并聯(lián)的工業(yè)設(shè)備產(chǎn)品，最好使用標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的圓柱形鋰電池，這樣生產(chǎn)工藝有保證，以后也更容易找到可替換的電池。
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軟包鋰電池
軟包鋰電池是液態(tài)鋰離子電池套上一層聚合物外殼，與其他電池最大的不同之處在于軟包裝材料(鋁塑復(fù)合膜)，這也是軟包鋰電池中最關(guān)鍵、技術(shù)難度最高的材料。軟包裝材料通常分為三層，即外阻層(一般為尼龍BOPA或PET構(gòu)成的外層保護(hù)層)、阻透層(中間層鋁箔)和內(nèi)層(多功能高阻隔層)。
軟包電池的包裝材料和結(jié)構(gòu)使其擁有下面一系列優(yōu)勢：
1.安全性能好
軟包電池在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑膜包裝，在發(fā)生安全隱患的情況下軟包電池最多只會鼓氣裂開，而不像鋼殼鋁殼電芯那樣會發(fā)生爆炸。
2.重量輕
軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰電輕40%，較鋁殼電池輕20%。
3.容量大
軟包電池較同等規(guī)格尺寸的鋼殼電池容量高10～15%，較鋁殼電池高5～10%。
4.內(nèi)阻小
軟包電池的內(nèi)阻較小，目前國產(chǎn)軟包電池芯的內(nèi)阻最小可做到35mΩ以下，極大的降低了電池的自耗電。
5.設(shè)計(jì)靈活
軟包電池的形狀可根據(jù)客戶的需求定制，開發(fā)新的電芯型號。
然而軟包鋰電池現(xiàn)有的軟包電池芯型號較少，無法滿足市場需求；同時開發(fā)新的型號成本高。
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對比分析
電池形狀：方形鋰電池可以是任意大小，所以是圓柱電池不能比的。
倍率特性：圓柱形鋰電池焊接多極耳的工藝限制，所以倍率特性稍差于方形多極耳方案
放電平臺：采用相同的正極材料、負(fù)極材料、電解液所以理論上放電平臺是一致的，但是方形電池內(nèi)阻稍占優(yōu)勢，所以放電平臺稍微高一點(diǎn)。
產(chǎn)品質(zhì)量：圓柱鋰電池工藝非常成熟，極片公有二次分切缺陷機(jī)率低，且卷繞工藝較疊片工藝成熟度及自動化程度都要高疊片工藝目前還在采用半手工方式，所以對于電池的品質(zhì)存在不利影響。
極耳焊接：圓柱鋰電池極耳較方形鋰電池更易焊接，方形電池易產(chǎn)生虛焊影響電池品質(zhì)。
PACK成組：圓形電池相對具有更易用特點(diǎn)，所以PACK方案簡單，散熱效果好，方形電池PACK時要解決好散熱的問題。
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：方形電池邊角處化學(xué)活性能較差，長期使用電池性能下降較為明顯。
總的來說，圓柱、方形和軟包三種封裝類型的電池各有優(yōu)勢，也各有不足，每種電池都有自己主導(dǎo)的領(lǐng)域，比如，方形電池中磷酸鐵鋰較多，軟包電池中三元更多一些。隨著新能用汽車新補(bǔ)貼政策的出臺，電池的系統(tǒng)能量密度成為一項(xiàng)重要考核指標(biāo)。
比如，補(bǔ)貼新政要求純電動客車?yán)m(xù)駛里程不低于200公里、電池系統(tǒng)能量密度要高于85Wh/kg、電池系統(tǒng)總質(zhì)量占整車整備質(zhì)量比例不高于20%，這些都說明補(bǔ)貼向著重量更輕、續(xù)航里程更高的三元電池方向轉(zhuǎn)變。三元軟包電池容量較同等尺寸規(guī)格的鋼殼鋰電高10~15%、較鋁殼電池高5~10%，而重量卻比同等容量規(guī)格的鋼殼電池和鋁殼電池更輕，因此，補(bǔ)貼新政對三元軟包電池更有利。1.電池形狀：方形鋰電池可以任意大小，所以是圓柱電池不能比的。
2.倍率特性：圓柱形鋰電池焊接多極耳的工藝限制，所以倍率特性稍差于方形多極耳方案
3.放電平臺：采用相同的正極材料、負(fù)極材料、電解液所以理論上放電平臺是一致的，但是方形電池內(nèi)阻稍占優(yōu)勢，所以放電平臺稍微高一點(diǎn)。
4.產(chǎn)品質(zhì)量：圓柱鋰電池工藝非常成熟，極片公有二次分切缺陷機(jī)率低，且卷繞工藝較疊片工藝成熟度及自動化程度都要高疊片工藝目前還在采用半手工方式，所以對于電池的品質(zhì)存在不利影響。
5.極耳焊接：圓柱鋰電池極耳較方形鋰電池更易焊接，方形電池易產(chǎn)生虛焊影響電池品質(zhì)。
6.PACK成組：圓形電池相對具有更易用特點(diǎn)，所以PACK方案簡單，散熱效果好，方形電池PACK時要解決好散熱的問題。
7.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：方形電池邊角處化學(xué)活性能較差，長期使用電池性能下降較為明顯。
