介绍三元锂电池的三种包装形式：钢瓶、方形和软包装
来源：宝鄂实业
2019-07-17 10:53
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众所周知，三元锂电池有三种包装形式：钢瓶、方形和软包装。大多数圆柱电池和方形电池是由钢壳或铝壳制成的，而软包装电池是铝塑薄膜。
由于目前铝塑薄膜的质量和软涂电池的工艺非常不成熟，我们暂时不谈它。
三元聚合物锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2）三元正极材料的锂电池，三元复合正极材料前驱体产品，是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整，三元材料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高，但是电压太低，用在手机上（手机截止电压一般在3.0V左右）会有明显的容量不足的感觉。
三元聚合物锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2）三元正极材料的锂电池，三元复合正极材料前驱体产品，是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整，三元材料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高，但是电压太低，用在手机上（手机截止电压一般在3.0V左右）会有明显的容量不足的感觉。
今天，我们将讨论圆柱型三元锂电池和方形三元锂电池之间的区别。
能量密度比
能量密度比是指单位重量电池的容量。根据国内主流18650(1.75AH)标准，圆柱单体和方形单体的能量密度比可以达到215 W/kg，方形单体的能量密度比按50 AH可以达到205 WH/kg，系统的成组率约为18650，平方比约为70%。系统的成组率可以想象为对箱内腿部的放火，方形火腿之间的距离较小，因此系统的成组率较高。
这样，18650电池组系统的能量密度比约为129 WH·kg，方形电池组系统的能量密度比约为143 WH/kg。今后，当能量密度比为18650和方型单体相同时，分组率较高的方形锂电池组将具有更明显的优势。
乘数性质
充放电率=充放电电流/额定容量，充放电率越高，电池支持的充电速度越快。国产主流水平能芯18650是1C左右，平方可以达到1.5≤2C(需处理好热管理)，离3C的政策目标还有一段距离。然而，为了实现既定的3C目标，正方形制造工艺完全有可能越来越完善。
循环寿命
在1C充电、1C放电的条件下，最佳方芯的剩余容量仍可达80%，而最佳18650芯容量仅为70%，可见方形电池的循环寿命优于18650电池。
一致性
领域得到了广泛的应用。然而，18650核心的单机容量相对较低，不足以满足电动汽车的要求，因此特斯拉开发了21700型。目前，高程度的设备自动化是圆柱企业节省劳动力成本最经济的地方，但圆柱形的产销链已经非常成熟，压缩空间几乎没有了。
尺寸和电极厚度在方形核上仍有很大的进步空间，就尺寸而言，从最初的20 AH到现在的50 AH的散装产品在市场上已经出现。容量越大，WH的成本就越低，因此客户认为大规模生产大容量方块是完全有可能的。
三元体系动力电池与磷酸亚铁锂电池安全性的理论分析
安全性：限制三元材料在商用电动车上应用无疑是从材料的安全性上考虑的，那我们来分析两款材料的实际安全性。磷酸亚铁锂电池比较三元锂电池安全的理论依据：行业内普遍认为磷酸亚铁锂材料比三元材料安全性更好，所以大型商务电动车不可以用三元材料而要使用磷酸亚铁锂材料就是基于上面的几种材料的热分析得出的数据。磷酸亚铁锂的热分解温度在270℃，没有包覆的镍酸锂材料的热分解温度在214℃。而且磷酸亚铁锂分解产热比较少，这就是磷酸亚铁锂比三元材料更安全的理论基础。
这个理论依据移植到锂离子电池体系会是什么样的，我们从材料到电池体系的角度分析又会是什么样的情形。
A、现在动力电池所使用的不管是111或者523的镍钴锰三元材料，由于锰的加入和氧化铝的包覆，其分解析氧温度都达到230℃，材料本身和磷酸亚铁锂的热分解温度在减小。
B、锂离子电池体系中PP隔膜的热熔温度在135-140℃，PE隔膜的热熔温度在125-130℃，经过150℃高温烘烤的电池拆开内部隔膜都已经熔化，正负极已经短路。锂离子电池发生着火爆炸的最大原因在于内部短路造成正负极直接接触产生大量的热导致连锁反应（正负极反应产热、负极与电解液反应、六氟磷酸锂分解产热导致温度升高，化学反应速度加快，同时电解液溶剂气化导致电池内压增大也加速内部化学反应速度。
C、锂离子电池体系的有机电解液的沸点都比较低，溶剂组分的沸点从80-150℃不等，溶质六氟磷酸锂的热分解温度也低于100℃，而且有机溶剂都是易燃物，这个温度远远低于镍钴锰三元材料的热分解温度。
D、在锂离子电池的破坏性测试过程中，不管是磷酸亚铁锂为正极的电池还是镍钴锰三元材料正极的电池，在加热超过180℃的情况下，都会发生起火爆炸，而这个温度远远低于三元材料或者磷酸亚铁锂材料的分解温度。也就是说发生的锂离子电池着火爆炸根本原因不是正极材料的热分解温度低30℃造成的着火爆炸。
总之，材料的安全并不意味着电池的安全，磷酸铁锂代表安全是一个伪命题，不管是磷酸亚铁锂还是三元锂电池发生起火爆炸都是在材料的热分解温度之下发生的。镍钴锰三元材料并不是锂离子电池发生安全事故的最短板。电池的安全是个大系统的安全，包括正极材料之外的所有原材料，科学的电池设计、可控的低缺陷的高CPK的工艺制程、全流程的品质管控、可靠性高的自动化设备和生产员工的自动化理念。磷酸亚铁锂就等于安全是不对的，这种观念在电池行业理解的还是比较清楚的，但是这种观点传播开了，非锂电池行业的就会把它当成真理去传播。
同时，磷酸亚铁锂的劣势也是非常明显的：
1、虽然磷酸亚铁锂的原材料不含有稀有金属，理论上材料成本很便宜，由于磷酸亚铁锂制造工艺的特殊性，二价亚铁的不稳定性，造成磷酸亚铁锂材料制程的成本高，产品稳定性难控制，现在市场磷酸亚铁锂材料的市场价格已经超过镍钴锰三元材料。
2、价格上的劣势，动力电池的成本下降，国家和行业都讲了很多年，使用磷酸亚铁锂材料意味着在成本上难有质的突破。按照提供1千瓦时的能量，三元材料费用是237元，磷酸亚铁锂是340元。仅仅正极材料就贵了30%以上（按照现在的三元材料和磷酸亚铁锂的市场价格）。
3、磷酸亚铁锂的低能量密度和低温性能，这些特性也是材料本身无法克服的致命缺陷，需要对材料进行改性，这也不是国内所有生产磷酸亚铁锂的公司都具备的技术能力，这些特性限制了电动汽车的续航里程和低成本走进寻常百姓家的初衷。
