锂电池的封装方式,可以分为圆柱、软包和方形三种类型。圆柱和方形电池主要采用钢壳或铝壳作为外壳,软包电池采用铝塑膜和钢塑膜作为外壳,除包装材料不同外,它们在优缺点方面也有所不同。
锂电池封装方式分类介绍
1.圆柱封装
圆柱形锂电池分为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、钴锰混合、三元材料不同体系,外壳分为钢壳和聚合物两种,不同材料体系电池有不同的优点。一个典型的圆柱形电池的结构包括:外壳、盖帽、正极、负极、隔膜、电解液、PTC元件、垫圈、安全阀等。一般电池外壳为电池的负极,盖帽为电池的正极,电池外壳采用镀镍钢板。
2. 软包封装
软包锂电池是液态锂离子电池套上一层聚合物外壳,与其他电池的不同之处在于软包装材料,这也是软包锂电池中较关键、技术难度高的材料。软包装材料通常分为三层,即外阻层、阻透层和内层。软包锂电池的基本结构与圆柱和方形是类似的,只是软包锂电池是液态锂离子电池套上一层聚合物外壳,在结构上采用了铝塑膜作为包装材料的电池,需使用热封装。
3.方形封装
方形锂电池主要组成部件包括:顶盖,壳体,正极板、负极板、隔膜组成的叠片或者卷绕,绝缘件,安全组件等。此外,它包括两个安全结构,即NSD针刺安全装置、OSD过充保护装置。壳体一般为钢壳或者铝壳,随着市场对能量密度的追求的驱动以及生产工艺的进步,铝壳逐渐成为主流。
锂电池各种封装方式的优缺点
1.圆柱封装的优点:
圆柱型锂电池的发展时间相对较长,标准化程度较高、工艺较为成熟、良品率高和成本低。
生产效率高:生产工艺成熟、PACK成本较低、圆柱体的比表面积大,散热性能好;
圆柱形电池一般为密封蓄电池,使用过程中不存在维护问题;
电池外壳耐压高,电池产品良率较高,使用过程中不会电池膨胀等现象;
圆柱形电池已形成一系列国际上统一的标准规格和型号,工艺成熟,适合大批量连续化生产。
圆柱形电池的缺点:
因电焊焊接多极耳的加工工艺限定倍率特性稍弱;角边处有机化学特异性能较差,长时间操作电池性能降低明显;相溶性差。
2.软包封装电池的优点:
重量轻,软包电池重量较同等容量的钢壳锂电轻40%,较铝壳电池轻20%;
内阻小,软包电池的内阻较小,目前国产软包电池芯的内阻可做到35mΩ以下;
设计灵活,可根据客户的需求定制,开发新的电芯型号;
安全性高,软包电池在结构上采用铝塑膜包装,在发生安全隐患的情况下软包电池 不起火只会鼓气。
软包封装电池的缺点:
一致性较差,成本高,容易发生漏液,铝塑膜看上去很简单,但把三层材料均匀地、牢固地结合在一起并不容易。此外,软包电池的铝塑膜封装长期可靠性较难保证、电池体较软等问题也是车企需要考量的。
3.方形封装电池的优点:
可塑性较高,可以根据搭载产品的具体需求而进行定制化的设计;
内阻小、循环寿命长、封装可靠度高、耐受性好、系统能量效率高;
方形电池的事故发生率较低。
方形封装电池的优点:
因为方形电池可塑性强,导致其在制造上没有明确的标准。无论是制造工艺还是应用标准,并没有像圆柱形电池那样明确的标准划分。市场上有成千上万种型号,而正因为型号太多,工艺很难统一,生产自动化水平不高,单体差异性较大。