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什么是圓柱電池

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年10月08日  

與軟包和方形鋰電池相比,18650圓柱形鋰電池,是商業化最早,生產自動化程度最高,當前成本最低的一種動力電池。又有Tesla多年夾持,基本保持著與軟包和方形電池三分天下的局面。從特斯拉宣布Model3采用21700以后,圓柱電池家族也多出了一個明星成員。本文一起來看看圓柱電池相關的幾個技術點。下文中不特殊聲明的,圓柱電池就特指18650。

圓柱電池結構

關注一下動力電池就會發現,圓柱18560電池,是被研究的最多,技術討論最充分的電池品種。單體主要由正極,負極,隔膜,正極負極集電極,安全閥,過流保護裝置,絕緣件和殼體共同組成。殼體,早期鋼殼較多,當前以鋁殼為主。

 圓柱電池

單體過流保護裝置,每個廠家的設計并不相同,根據對安全性要求的不同,價格要去不同,可以進行定制。一般的安全裝置主要有PTC正溫度系數電阻和熔斷裝置兩大類。

PTC,當出現過大電流,電阻發熱,溫度積累更促進PTC阻值的上升,當溫度超過一個閾值以后,陡然增大,相當于把故障電芯從總體回路中隔離開來,避免進一步熱失控的發生。

熔斷裝置,原理上就是一個熔絲,遇到過大電流,熔絲熔斷,回路被斷開。

兩種保護裝置的區別在于前者可恢復,后者的保護是一次性的,一旦故障發生,系統必須認為更換問題電芯才能正常工作。

圓柱電芯特點

圓柱電芯,尤其18650,由于其自身結構特點,也由于其型號的標準化,圓柱電芯生產的自動化水平,在3種主要電芯形式中為最高。這就使得高度一致性成為可能,成品率相應得到提高。有數據顯示,三星、松下等國外主要廠家良品率可以達到98%,而我國廠商也可以超過90%。

優點:

1)如前面所述,單體一致性較好;

2)單體自身力學性能好,與方形和軟包電池相比,封閉的圓柱體,近似尺寸下,可以獲得最高的彎曲強度;

3)技術成熟,成本低,但同時,成本優化的空間也已經消耗的差不多;

4)單體能量小,發生事故時,形式易于控制,但這一點也正在成為它被取代的理由(那句流行的話怎么講,成就你的也將毀滅你,殺不死你的也必將使你強大,物同此理啊)

缺點:

1)在電動汽車這個語境中,電池系統的圓柱單體數量都很大,這就使得電池系統復雜度大增,無論機構還是管理系統,相對于其他兩類電池,系統級別的成本圓柱電池偏高;

2)在溫度環境不均勻條件下,大量電芯特性異化的概率上升,當然,特斯拉之所以在設計之初選擇18650,相信只是個無奈之選,因為10年前,能夠大批量生產的合格動力電池,只有圓柱電池。而電池的安全和熱管理需求,反而是它強大電控系統的研發動力。

3)能量密度的上升空間已經很小,2016年的新聞,超威把單體容量做到4050mAh,電芯比能量306Wh/kg,此后沒有看到更高的記錄。在既定空間內,只有死磕材料,公認是一條難走的路。

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