电动汽车圆柱形锂离子电池的发展趋势分析

来源：宝鄂实业 2020-01-12 20:13 点击量：次

尽管在电动汽车中使用小型圆柱形电池存在争议，但18650因其高能量密度和高性价比而成为越来越多的客运和物流车辆的重要选择。18650具有高成熟度、高一致性、高能量密度、高成本和高灵活性的优点。缺点是数量多，包装难度大，质量控制点多。和更多的单体电池可以通过改变内部设计,大大提高生活,比例,等等,也让包装看起来容易,而且可以大大减少能量密度(体积和重量),减少了组装的灵活性,使用空间大尺寸的高能量密度电池,大部分的自动化程度低,以及过程的成本非常高,一致性差,一旦失败,可怕的后果。

目前，圆柱形电池的优势主要来自于尺寸标准化、产品成熟度和成本竞争力，这必然与标准化密切相关。较大的气瓶如26/32还不是主流;新的尺寸20/21是市场上各种因素的平衡，是基于18650现有优势的选择!

哪种锂电池更合适?

单位体积容量与循环寿命、乘法器和安全性之间存在很强的相关性:容量每增加10%，循环寿命就减少约20%。容量每增加10%，充放电率降低30-40%。容量每增加10%，温升就会增加20%左右，呈几何级数增长。能量密度越高，安全风险越大。

18650采用523+石墨系统，根据新国标，1C至2.4ah已达到设计极限，材料能量密度更高(NCA、811等)稳定，工艺控制不像想象的那么容易。所以，它还不是很好用，但是要贵很多……

圆柱形的18650锂离子电池面临许多挑战

A. NCA、硅碳等新材料供应链尚不成熟，成本高，供应不稳定;B.新材料制造工艺对环境要求高，固定资产投资高，能耗大;电池容量低，技术要求高，包装成本高;单体细胞最多能适应阳性单耳和阴性双耳的结构，对能量密度有显著影响。高曲率部分的比例较大，对循环寿命影响较大。当同时需要高能量密度和高电荷率时，设计空间达到极限。

更大的圆柱形锂离子电池将是最受欢迎的:20/21比18更好

对于相同体积，能量密度优势:适当增加直径和高度，获得更有效的体积。

a.能量密度适当增加时可选用常规材料，稳定且经济;b、可设计多极耳机构，减少内阻;C.在相同能量密度下，可选择具有快速充电特性的石墨，提高快速充电性能;D.降低高曲率部位的比例，延长细胞周期寿命;增加单细胞的容量，降低包装成本。

多极耳设计:可实现低内阻(ACIR或DCIR)。

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低曲线率区域率增长:周期寿命延长。

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1. 从上图可以看出，不同模型的高曲率点21700所占比例最小，在20650处居中，在18650处最高。

2. 当电池在循环过程中变质时，从最大曲率点开始，21700所占比例最小，对循环性能的影响最小。

相同容量的包装被设计在相同的安全距离。20系列的体积能密度比最好，重量能密度最好。