32650圓柱形鋰離子電池安全性分析

一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)力鋰離子電池是指能夠通過(guò)大電流放電到設(shè)備、儀器、車(chē)輛等電源的鋰離子電池。動(dòng)力鋰離子電池具有比能高、充放電電流大、循環(huán)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。根據(jù)正極數(shù)據(jù)，動(dòng)力鋰離子電池分為三元鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等類(lèi)型;在此基礎(chǔ)上分為方形電池(棱柱型)、圓柱形電池(圓柱形)等。為了提高電池壽命，動(dòng)力鋰離子電池經(jīng)過(guò)串并聯(lián)組合后一般能量較大，容量從幾安培到幾百安培，電壓從幾十伏特到幾百伏特。隨著運(yùn)載能力的提高，電池的潛在危險(xiǎn)也在新增。因此，如何提高動(dòng)力鋰電池的安全性成為電動(dòng)汽車(chē)持續(xù)發(fā)展的重要條件。在電力鋰離子電池的發(fā)展中，始終存在兩個(gè)發(fā)展方向。一個(gè)方向是大單體電池，通過(guò)幾個(gè)并聯(lián)組合;一個(gè)方向是小單細(xì)胞電池，通過(guò)許多并聯(lián)組合。以國(guó)內(nèi)比亞迪為代表的韓國(guó)LG走的是一條慷慨之路;以國(guó)產(chǎn)watma為代表的美國(guó)A123走的是小圓柱路。這兩條路目前還沒(méi)有定論，不同的動(dòng)力鋰電池廠(chǎng)家根據(jù)自己的理解選擇了不同的工藝路。然而，在安全目標(biāo)面前，兩種工藝路徑的結(jié)果卻大相徑庭。分析了動(dòng)力鋰電池的結(jié)構(gòu)和功能，重點(diǎn)分析了動(dòng)力鋰電池的安全性，闡述了電動(dòng)汽車(chē)用小型圓柱形電池的安全優(yōu)勢(shì)。

電池結(jié)構(gòu)和功能分析

圓柱形電池和方形電池是目前電池行業(yè)的兩大主流。圓柱形電池的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。正極和負(fù)極由隔膜分開(kāi)，并纏繞形成線(xiàn)圈芯。一般情況下，正、負(fù)極板是由正、負(fù)電極耳焊接而成，并由兩側(cè)隔開(kāi)。極耳焊接在正負(fù)殼上。電解液注入外殼。圖2為正方形細(xì)胞結(jié)構(gòu)。方形電池的結(jié)構(gòu)分為疊片結(jié)構(gòu)和纏繞結(jié)構(gòu)。堆疊方形鋰離子電池由n個(gè)正極板和n+1個(gè)負(fù)極板組成。正極板和負(fù)極板由隔膜隔開(kāi)。正極和負(fù)極耳保留在正負(fù)極板的一側(cè)。正方形細(xì)胞的纏繞結(jié)構(gòu)與圓柱形細(xì)胞相似，不同之處在于它的核心是扁平的而不是圓柱形的。由于圓柱形電池與方形電池形狀不同，其結(jié)構(gòu)也不同。一般來(lái)說(shuō)，圓柱形電池不能太大，因?yàn)殡娏髅芏群蜕岬暮诵摹Ｔ谶m當(dāng)厚度的條件下，方形電池可以通過(guò)新增長(zhǎng)度和寬度來(lái)提高容量。單個(gè)電池的容量通常比圓柱形電池的容量大10倍以上。表1比較了圓柱形電池和方形電池的功能。可以看出，這兩個(gè)電池有各自的特點(diǎn)。圓柱形電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，正負(fù)界面緊密，生產(chǎn)線(xiàn)精密，成本低，組冷性好，安全性能優(yōu)良。缺點(diǎn)是內(nèi)阻比較高，組要求高。方形電池的優(yōu)點(diǎn)是單個(gè)簡(jiǎn)單組合容量大。缺點(diǎn)是生產(chǎn)工藝復(fù)雜，大容量電池一致性難以控制。此外，方殼簡(jiǎn)單發(fā)生應(yīng)力集中，殼簡(jiǎn)單斷裂，電解液外溢造成安全隱患。

從全球使用市場(chǎng)的角度來(lái)看，大容量方形電池和小容量圓柱形電池被廣泛應(yīng)用于電力領(lǐng)域。目前，A123是磷酸鐵鋰離子電池行業(yè)的標(biāo)桿公司。主要產(chǎn)品為18650/26650/32113柱形電池，單容量2.5ah-5ah。