软包锂电池与锂电池包及铝壳锂电池的区别在哪里?

发表于 2019-06-13 14:03:26 收藏 已收藏
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软包锂电池与锂电池包及铝壳锂电池的区别在哪里?

发表于 2019-06-13 14:03:26
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“锂电池”,是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世纪70年代时,M.S.WhitTIngham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展,现在锂电池已经成为了主流。

锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制,现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

锂离子电池结构

锂离子电池是前几年出现的金属锂蓄电池的替代产品,电池的主要构成为正负极、电解质、隔膜以及外壳。

正极---采用能吸藏锂离子的碳极,放电时,锂变成锂离子,脱离电池阳极,到达锂离子电池阴极。

负极----材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物,如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物。

电解质---采用LiPF6的乙烯碳酸脂、丙烯碳酸脂和低粘度二乙基碳酸脂等烷基碳酸脂搭配的混合溶剂体系。

隔膜---采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它们复合膜,尤其是PP/PE/PP三层隔膜不仅熔点较低,而且具有较高的抗穿刺强度,起到了热保险作用。

外壳---采用钢或铝材料,盖体组件具有防爆断电的功能。

软包锂电池与锂电池包及铝壳锂电池的区别在哪里?

软包锂电池与锂电池包及铝壳锂电池的基本概念

软包锂电池:是在液态锂离子电池套上一层聚合物外壳的电池,采用铝塑复合膜包装,软包锂电池的机械强度不高,在出现安全事故如内短路等情况下,电池容易鼓起排气,降低了爆炸风险。

锂电池包:“锂电池”,是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂电池包大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂电池包的主要构成为正负极、电解质、隔膜以及外壳。

铝壳锂电池:

锂电池铝壳是一种用铝合金材料制造出来的电池外壳,铝壳电池从外表来说,一种是硬壳,一种软壳。主要应用于方型锂电池上,锂电池包采用铝壳包装的原因在于它的轻重量与比钢壳更安全上。铝壳锂电池是目前液态锂电池的主流,几乎应用于锂电池涉及到的所有领域。

软包锂电池与锂电池包及铝壳锂电池的区别在哪里?

①应用领域

软包锂电池主要应用在移动互联网、移动电源和数码产品比如智能手机、笔记本电脑、摄像机等等。

锂电池包应用场景就比较广泛,小型机房、弱电间等室分系统、新能源户外站点、通信基站、室内户外无空调站点、广电、部队、石油和气象等无人站点。

②结构特点

软包锂电池所用的关键材料,最大的不同之处在于软包装材料(铝塑复合膜),这是软包锂电池中最关键、技术难度最高的材料。软包装材料通常分为三层,即外阻层(一般为尼龙BOPA或PET构成的外层保护层)、阻透层(中间层铝箔)和内层(多功能高阻隔层)。

锂电池包:锂电池采用作为一个锂电池包的形式组装起来,能量比更高,使用时间和寿命都更长。锂电池包的主要构成材料为正负极、电解质、隔膜。

③能量比和重量

软包锂电池重量较同等容量的钢壳锂电轻40%,较铝壳电池轻20%;同等规格尺寸的钢壳电池容量高10~15%,较铝壳电池高5~10%。

锂电池包的能量密度是铅酸电池的3~4倍,是镍镉电池的2.5倍,是镍氢电池的1.8倍,因此在电池容量相等的情况下,锂电池就会比铅酸、镍镉、镍氢电池的体积更小,重量更轻。

软包锂电池与锂电池包及铝壳锂电池的区别在哪里?

锂电池铝壳设计有方角和圆角两种,铝壳的材质一般为铝锰合金,它含有的主要合金成分有Mn、Cu、Mg、Si、Fe等,这五种合金在锂电池包铝壳中发挥着不同的作用,如Cu和Mg是提高强度与硬度,Mn提高耐腐蚀性,Si能增强含镁铝合金的热处理效果,Fe可以提高高温强度。轻重量和安全性以及由此而来的性能优点,使得锂电池铝壳成为外壳的主流,锂电池铝壳目前还在向高硬度和轻重量的技术上演进,这将会为市场提供技术更加优越的锂电池产品。

在消费水平较高的地区,如欧美国家,软包锂电池包的使用占有优势。而在大部分发展中国家,如印度、中东等地区,铝壳电池则具有明显优势。

技术成熟度方面,铝壳技术已非常成熟,且对材料技术(如气胀率、膨胀率等指标)要求不高,业内不存在技术壁垒;软包锂电池目前尚有较多技术难题有待解决,尤其在电池循环膨胀指标上,大部分电芯厂仍未解决该问题。铝壳电池制造自动化程度高于锂电池包软包电池,因此,在一定程度上降低了人为因素对产品一致性影响,同时节省了人工成本。

制造成本来看,铝壳锂电池材料已完全国产化,而软包锂电池包用铝塑膜材料仍需进口,且铝壳电池对电池材料技术要求低于软包锂电池。因此,在同等容量下整体材料成本比软包锂电池低10%左右。此外,成品加工简单、可靠且成本优势明显。。此外,铝壳锂电池成品加工简单,Pack锂电池包可靠且成本优势明显。

软包锂电池主要面向中高端市场,单位产品的利润率较高,在同等产能条件下,相对利润高于铝壳锂电池,资金回报周期也短。由于铝壳电池易形成规模效应,产品合格率及成本易于控制,目前二者在各自市场领域均有可观的利润。

铝壳锂电池采用激光封口工艺,而软包锂离子电池采用热熔工艺,密封性上,铝壳电池优于软包锂离子电池,避免了封口处老化、漏气;软包锂离子电池的爆破压力远小于铝壳电池,由于采用铝塑复合膜包装,软包锂离子电池的机械强度不高,在出现安全事故如内短路等情况下,电池容易鼓起排气,降低了爆炸风险,而铝壳电池采用全密封工艺,同样条件下,气压不易排出,增大了安全隐患。

软包锂电池包的质量能量密度高于铝壳电池,同样体积的电池(2Ah~5Ah),软包锂离子电池要比铝壳锂电池轻10%-20%左右。锂电池软包在技术成熟度逐渐提升的条件下,具备替代铝壳锂电池的潜能,优势将进一步凸显。

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