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什么是軟包電池?軟包電池結構及工作原理介紹

鉅大LARGE  |  點擊量:5224次  |  2021年04月21日  

摘要
世界風能、太陽能資源豐富,只有轉化為電能才能實現高效利用。自19世紀以來,世界風電、太陽能發電技術經歷了一個緩慢發展歷程。 進入21世紀,隨著世界各國對清潔能源發展的重視和新能源技術的快速發展,風電

世界風能、太陽能資源豐富,只有轉化為電能才能實現高效利用。自19世紀以來,世界風電、太陽能發電技術經歷了一個緩慢發展歷程。


進入21世紀,隨著世界各國對清潔能源發展的重視和新能源技術的快速發展,風電和太陽能發電已經進入大規模開發利用的新階段。


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新能源發展是全球長期戰略布局,在未來幾年將是新能源的快速成長期,技術的成熟和產業規?;l展將開啟新能源飛速發展。盡管目前全球能源格局中,石油、煤、天然氣仍然占據重要位置,占比約88%??稍偕茉幢M管僅占12%左右,但近年來上升較快,這與各國推出的優惠激勵政策密不可分。世界各國都將新能源開發提到了國家戰略的高度,在大幅新增對新能源的研發投入的同時,還提出了中長期發展的具體目標軟包電芯,其實就是使用了鋁塑膜作為包裝材料的電芯。相對來說,鋰離子電池的包裝分為兩大類,一類是軟包電芯,一類是金屬外殼電芯。金屬外殼電芯又包括了鋼殼與鋁殼、圓柱和方形等等。

便攜式激光蝕刻機
智能鋰電池,UART通訊

標稱電壓:21.8V
標稱容量:15mAh
電池尺寸:51×80×236mm
應用領域:便攜式激光設備、蝕刻機、打標機

軟包電池的包裝材料和結構使其擁有一系列優勢,比如,安全性能好,軟包電池在結構上采用鋁塑膜包裝,發生安全問題時,軟包電池一般會鼓氣裂開,而不像鋼殼或鋁殼電芯那樣發生爆炸;重量輕,軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰離子電池輕40%,較鋁殼鋰離子電池輕20%;內阻小,軟包電池的內阻較鋰離子電池小,可以極大的降低電池的自耗電;循環性能好,軟包電池的循環壽命更長,100次循環衰減比鋁殼少4%~7%;設計靈活,外形可變任意形狀,可以更薄,可根據客戶的需求定制,開發新的電芯型號。


軟包在動力鋰電池領域的占比已超過方形和圓柱,據統計,2015年國內方形、圓柱、軟包鋰離子電池產量分別為17GWh、10.1GWh、19.8GWh,占比分別為36.4%、21.5%、42.3%。


隨著新能源汽車新補貼政策的出臺,電池的系統能量密度成為一項重要考核指標。三元軟包電池容量較同等尺寸規格的鋼殼鋰電高10~15%、較鋁殼電池高5~10%,而重量卻比同等容量規格的鋼殼電池和鋁殼電池更輕,因此,補貼新政對三元軟包電池更加有利。鑒于軟包電池的優勢,業內專家預計,隨著電池路線的發展,軟包電池在新能源汽車市場的滲透率將不斷提升,未來軟包電池在各類型電池中的占比有望超過50%。


外殼使用材料決定了他們的封裝方式不同。軟包才有鋁塑膜,需使用熱封裝;金屬外殼一般使用激光焊接封口。鋁塑膜一般有三層,尼龍層是保證了鋁塑膜的外形,減輕對外殼的損傷,保證在制造成鋰離子電池之前,膜不會發生變形,阻止空氣尤其是氧的滲透,維持電芯內部的環境,同時保證包裝鋁箔具備良好的形變能力。Al層就是一層金屬Al構成,其用途是防止水的滲入,維持電芯內部的環境具有一定的厚度強度能夠防止外部對電芯的損傷。鋰離子電池很怕水,一般要求極片含水量都在PPM級,所以包裝膜一定能夠擋住水氣的滲入。尼龍不防水,無法起到保護用途。而金屬Al在室溫下會與空氣中的氧反應生成一層致密的氧化膜,導致水氣無法滲入,保護了電芯的內部。Al層在鋁塑膜成型的時候還供應了沖坑的塑性。PP是聚丙烯的縮寫,這種材料的特性是在一百多攝氏度的溫度下會發生熔化,并且具有黏性。所以電池的熱封裝重要靠的就是PP層在封頭加熱的用途下熔化黏合在一起,然后封頭撤去,降溫就固化黏結了,PP不會被電芯內有機溶劑溶解、溶脹等,有效阻止內部電解質等與Al層接觸,防止Al層被腐蝕。


鋁塑膜看上去很簡單,實際做起來,如何把三層材料均勻地、牢固地結合在一起也不是那么容易的事。很遺憾的是,現在質量好的鋁塑膜基本上都是日本進口的,國產的質量還有待改進。

無磁低溫18650 2200mAh
-40℃ 0.5C放電容量≥70%

充電溫度:0~45℃
放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃放電容量保持率:0.5C放電容量≥70%

一工段和一般電池工藝相同,此處不再贅述。極片成型方式通常采用模切,極耳采用激光切或者模切。極片堆疊方式,疊片一般采用Z字型極片和卷繞型極片,把切好后的一片一片的極片,通過堆疊貼膠后成一個卷芯,放入沖好的鋁塑膜坑里,接下來我們講一下沖坑。


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