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為何都是三元鋰離子電池 而方形和圓柱要有差別呢?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年04月14日  

能量密度比指的是單位重量電池的容量。圓柱形單體按目前國內主流的18650(1.75AH)來算,能量密度比可達215WH/Kg,方形單體按50AH來算能量密度比可達205WH/Kg。系統成組率18650在60%左右,方形在70%左右。


這樣算下來18650電池組系統能量密度比約為129WH/Kg,方形電池組系統能量密度比約為143WH/Kg。在未來18650和方形單體能量密度比達到相同的時候,成組率更高的方形鋰離子電池組將有更明顯的優勢。


倍率性


充放電倍率=充放電電流/額定容量,倍率越高的電池所支持的充電速度越快。國內制造主流水平能量型電芯18650在1C左右,方形可達1.5-2C左右(需處理好熱管理),距離政策目標的3C都還有一些距離。但是方形制造工藝會越來越完善達到既定目標3C是完全有可能的。


循環壽命


1C充1C放的情況下循環2000次,最好的方形電芯的剩余容量仍能達到80%,而最好的18650電芯容量僅剩70%。由此可見,方形電池的循環壽命優于18650電池


一致性


電芯的一致性是電芯公司最為頭痛的事,那對我們應用者來說,電芯數量越多,一致性越難控制。


假設一枚電芯的次品率是十萬分之一,圓形電芯電池組由7000根18650組成,方形電芯電池組由250塊電芯組成,一塊電池組沒有次品視為合格。那么圓形電芯電池組的合格率為0.99999^7000=93.2%,


方形電芯電池組的合格率為0.99999^245=99.7%。


當然有關電池一致性的理論知識比這復雜得多,在這里湃客只是舉個例子說明使用單體容量更大、數量更少的方形電芯電池組更加有利于控制一致性。


制造成本


制造成本里包含物料成本、設備成本、人工水電場地成本和隱形輔料成本。現在主流公司18650的綜合成本可控制在0.5元/WH左右,方形的綜合成本大約0.8元/WH。


在新能源汽車產業崛起之前,18650電芯就已經在電子產品,工業設備等各個領域大量應用。但是18650電芯的單體容量比較低,不足以滿足電動汽車的要求,所以特斯拉又研發了21700型號。目前來說設備自動化程度高是圓柱公司最能節約人工成本的地方,但圓柱的產銷鏈條已經非常成熟,被壓縮的空間幾乎已經沒有了。


尺寸和電極厚度在方形電芯上來說還有很大進步空間,就尺寸來說越做越大,從最初的20AH到現在50AH的批量產品出現在市場上。容量越大攤到的WH成本越低,所以湃客認為真的到大容量方形量產的時候成本持平圓柱是完全可能的。⑸充電電壓。由于UPS電池屬于備用工作方式,市電正常情況下處于充電狀態,只有停電時才會放電。為延長電池的使用壽命,UPS的充電器一般采用恒壓限流的方式控制,電池充滿后即轉為浮充狀態,每節浮充電壓設置為13.6V左右。假如充電電壓過高就會使電池過充電,反之會使電池充電不足。充電電壓異常可能是由電池配置錯誤引起,或因充電器故障造成。因此,在安裝電池時,一定要注意電池的規格和數量的正確性,不同規格、不同批號的電池不要混用。外加充電器不要使用劣質充電器,而且安裝時要考慮散熱問題。目前,為進一步提高電池壽命,先進的UPS都采用一種ABM(AdvancedBatteryManagement)三階段智能化電池管理方法,即充電分成初始化充電、浮充電和休息三個階段:第一階段是恒流均衡充電,將電池容量充到90%;第二階段是浮充充電,將電池容量充到100%,然后停止充電;第三階段是自然放電,在這個階段里,電池利用自身的漏電流放電,一直到規定的電壓下限,然后再重復上述的三個階段。這種方式改變了以前那種充滿電后,仍使電池處于一天24h的浮充狀態,因此延長了電池的壽命。


⑹免維護電池由于采用吸收式電解液系統,在正常使用時不會出現任何氣體,但是假如用戶使用不當,造成電池過充電,就會出現氣體,此時電池內壓就會增大,將電池上的壓力閥頂開,嚴重的會使電池爆裂。


⑺UPS在運行過程中,要注意監視蓄電池組的端電壓值、浮充電流值、每只蓄電池的電壓值、蓄電池組及直流母線的對地電阻和絕緣狀態。


⑻不要單獨新增或減少電池組中幾個單體電池的負荷,這將造成單體電池容量的不平衡和充電的不均一性,降低電池的使用壽命。


⑼電池應盡可能安裝在清潔、陰涼、通風、干燥的地方,并要防止受到陽光、加熱器或其他輻射熱源的影響。電池應正立放置,不可傾斜角度。每個電池間端子連接要牢固。


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