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电池知识

为什么钢壳锂电池都做成圆柱形了呢?这样有什么好处吗?

来源:宝鄂实业    2019-05-05 16:38    点击量:
锂电池早期是钢壳电芯,外壳材质是钢,由于钢材质的金属膨胀系数不如铝壳材质,电池内部短路的时候,爆炸的几率比铝壳高,早期的锂电池在消费电子领域主要是用在如笔记本和手机上面 ,笔记本上用的是18650,而手机上率先运用了方形铝壳电芯来替代钢壳电芯(以前手机电池用久了会鼓包),由于超薄智能机的发展,手机锂电池现在发展到了第三代,铝塑膜材质的聚合物电芯

圆柱形锂电池的定义法则:如18650型,即指电池的直径为18mm,长度为65mm,圆柱体型的电池。其实圆柱形的钢壳电芯并非只有18650,还有26650等其他尺寸。
 
为什么是圆柱形?我的理解是圆形侧面可以分摊压力,在遇到大力挤压情况下可提升电池的安全性能。圆柱形电池的另一个好处是批量生产更简单,卷绕机将隔膜和正负极卷绕的时候,可以自动化,尺寸单一如18650,就可以做出同样的尺寸,不同的容量配方的电池,降低了成本。由于圆柱电池的技术越来越成熟,比如不同类型的锂离子电池都可以在18650上使用(磷酸铁锂,钴酸锂,钛酸锂)

毋庸置疑,Apple的macbook的电池就是目前聚合物电池的先锋,现在国产轻薄型笔记本都转向了方形聚合物,很少有厂家还在用过时的18650设计,除非是成本控制比较低。

可能有人不禁要问了,特斯拉的电动车不就是18650的电池砖组成的吗?难道不先进?

我的回答是:特斯拉的专长是在电路监控上,他牛逼之处是能够将电池组中的每一颗电池进行有效的实时监控,但是并非是电池的革新,而是汽车的革新。TESLA电动车的电池采用了松下提供的NCA系列(镍钴铝体系)18650钴酸锂电池,单颗电池容量为3100毫安时。还是基于成本,目前聚合物电池表面是铝塑膜,软包不耐冲击,碰撞。若采用聚合物,特斯拉目前还过不了美国的汽车安全检查认证。

随着智能穿戴设备的兴起,智能手机的全面发展,小尺寸聚合物电池在数码领域将会越来越广泛。铝壳电芯将逐渐淘汰,18650在电动自行车,电动汽车领域的运用还将持续,直到聚合物电池的抗冲击,碰撞等安全问题得到有效的解决。
  聚合物锂离子电池与液态锂离子电池结构相同,都是由iH极、负极、电解质等基本部分组成;工作原理也基本一致,在充放电过程中锂离子都要通过具有离子导电性的电解质而在正负极之间嵌入和脱出,实现从化学能到电能的转变。其中正极和负极材料与常规液态锂离子电池相同,区别在于使用聚合物电解质,目前研究最多的聚合物体系有聚氧化乙稀(PEO)基,聚丙稀腈(PAN)基,聚甲基丙稀酸甲醋(PMMA)基,聚偏鼠乙稀(PVDF)基等。聚合物锂离子电池电解质既是离子导体又是电子绝缘体,并且具有一定的机械强度,因此可充当隔膜材料。
 
    聚合物锂离子电池采用聚合物电解质代替电解液,使其具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点,并且不会出现漏液与燃烧、爆炸等安全问题。聚合物锂离子电池的外包装可以采用绍塑复合薄膜以代替传统锂离子电池的不锈钢或招质外壳,从而大大减轻电池重量,提高电池的比容量;由于聚合物屯解质能有效地阻止枝状沉积物在锂负极的生成,从而使金属锂作为负极成为实用化可能,有望使电池的电化学容量能够极大地提高;聚合物锂离子电池还可以釆用高分子材料作正极材料,预计其质量比能量将会较目前的锂离子二次电池提高50%以上。锂离子电池产业的发展方向一直是进一步提高电池的能量密度和安全环保性能并且尽可能的降低制造成本,研究开发出新型的电极材料和更轻更薄的制造新工艺。聚合物锂离子电池顺应了锂产业的发展潮流,被誉为“下一代锂离子电池”。自1999年由索尼公司投产以来,其发展速度一直高于液态锂离子电池,未来聚合物锂离子电池将继续保持快速增长的势头。