鋰離子電池按外形分為方形鋰電池(如常用的手機電池電芯)、柱形鋰電池(如18650、18500等)和扣式鋰電池;鋰電池按外包材料分為鋁殼鋰電池、鋼殼鋰電池、軟包電池;按正極材料分為鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鋰聚合物。
目前,主流的鋰電池封裝形式主要有三種,即圓柱、方形和軟包。方形鋰電池通常是指鋁殼或鋼殼方形電池,方形電池的普及率在國內(nèi)很高。方形電池的結(jié)構(gòu)較為簡單,不像圓柱電池采用強度較高的不銹鋼作為殼體及具有防爆安全閥的等附件,所以整體附件重量要輕,相對能量密度較高。
方形鋰電池的結(jié)構(gòu)
一個典型的方形鋰電池,主要組成部件包括:頂蓋,殼體,正極板、負(fù)極板、隔膜組成的疊片或者卷繞,絕緣件,安全組件等。其中,紅圈中的兩個是安全結(jié)構(gòu),NSD針刺安全裝置;OSD過充保護裝置。
針刺安全保護裝置。這是在卷芯的外面加上了金屬層,例如銅薄片。當(dāng)針刺發(fā)生時,在針刺位置產(chǎn)生的局部大電流通過大面積的銅薄片迅速把單位面積的電流降低,這樣可以防止針刺位置局部過熱,緩減鋰電池?zé)崾Э匕l(fā)生。
過充安全保護裝置,目前這個安全設(shè)計在很多電池上都能看到。一般是一個金屬薄片,配合fuse使用,fuse可以設(shè)計到正極集流體上,過充時鋰電池內(nèi)部產(chǎn)生的壓力使得OSD觸發(fā)內(nèi)部短路,產(chǎn)生瞬間大電流,從而使Fuse熔斷,從而切斷電池內(nèi)部電流回路。
殼體一般為鋼殼或者鋁殼,隨著市場對能量密度的追求的驅(qū)動以及生產(chǎn)工藝的進(jìn)步,鋁殼逐漸成為主流。
方形鋰電池的優(yōu)缺點有哪些?
優(yōu)點,方形鋰電池封裝可靠度高;系統(tǒng)能量效率高;相對重量輕,能量密度較高;結(jié)構(gòu)較為簡單,擴容相對方便,是當(dāng)前通過提高單體容量來提高能量密度的重要選項;單體容量大,則系統(tǒng)構(gòu)成相對簡單,使得對單體的逐一監(jiān)控成為可能;系統(tǒng)簡單帶來的另外一個好處是穩(wěn)定性相對好。
缺點,由于方形鋰電池可以根據(jù)產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行定制化生產(chǎn),所以市場上有成千上萬種型號,而正因為型號太多,工藝很難統(tǒng)一;生產(chǎn)自動化水平不高,單體差異性較大,在大規(guī)模應(yīng)用中,存在系統(tǒng)壽命遠(yuǎn)低于單體壽命的問題。