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从技术角度看圆柱型锂电池21700

时间:2021-04-05
本文摘要:与软包装和方形锂电池相比,18650圆柱形锂电池是商业化最早、生产自动化程度最低、电流成本较低的动力电池。特斯拉钳制多年,基本保持软包方形电池三分局面。自从特斯拉宣布Model3使用21700后,圆柱形电池家族也多了一个明星成员。 本文对圆柱形电池的几个技术问题进行了思考。除非下文另有说明,圆柱形电池具体称为18650。 注意动力电池就找不到圆柱形电池结构。圆柱形18560电池是研究最少,技术争论最多的电池。

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与软包装和方形锂电池相比,18650圆柱形锂电池是商业化最早、生产自动化程度最低、电流成本较低的动力电池。特斯拉钳制多年,基本保持软包方形电池三分局面。自从特斯拉宣布Model3使用21700后,圆柱形电池家族也多了一个明星成员。

本文对圆柱形电池的几个技术问题进行了思考。除非下文另有说明,圆柱形电池具体称为18650。

注意动力电池就找不到圆柱形电池结构。圆柱形18560电池是研究最少,技术争论最多的电池。单体主要由负极、负极、隔膜、负极集流体、安全阀、过流保护装置、绝缘子和外壳组成。

壳,早期钢壳较多,目前以铝壳居多。安全阀和PTC如右图所示。

单个过流保护装置的设计因制造商而异。根据对安全的排斥程度不同,价格也会不同,所以可以定制。一般安全装置主要有PTC、温度系数电阻、熔断装置等。

PTC,当经常出现过大电流和电阻痉挛时,温度积累会进一步提高PTC电阻的下降,当温度达到阈值时,会急剧下降,相当于将故障电池与整个电路隔离,防止进一步的热失控再次发生。熔断装置,原则上是保险丝。当遇到过大电流时,保险丝熔断,电路被插入。两种保护装置的区别在于,前者可以恢复,后者可以反复维护。

一旦故障再次发生,系统必须指出问题电池可以长期更换。圆柱形电池的特点,特别是18650年,由于其自身的结构特点,以及其型号标准化,圆柱形电池的生产自动化水平是三种主要电池形式中最低的。这使得实现高一致性和适当提高产量成为可能。据统计,三星、松下等国外主要厂商的良品率可以超过98%,而中国厂商的良品率可以高达90%。

优点1)如上所述,单体稠度较好;2)单体力学性能好。与方形和软包电池相比,在尺寸相近的情况下,堵塞的圆柱体可以获得最低的倾斜强度;3)技术成熟时成本低,但同时成本优化的空间已经被消耗的差不多了;4)单体能量小,再次发生意外时形态容易控制,但这也正在成为被取代的原因(让你成功的东西会吞噬你,杀你的人最终会让你强大,这是一样的)。

1)在电动汽车的背景下,电池系统中圆柱形单体的数量相当大,这使得电池系统的复杂性大大提高,无论是组织还是管理系统。2)在温度环境分布不均匀的情况下,大量电池特性异化的概率降低。

当然,特斯拉在设计之初就自由选择了18650,并坚信这只是万不得已,因为10年前,合格的动力电池批量生产只需要圆柱形电池。然而,市场对电池安全和热管理的需求是其强大的电子控制系统研发的驱动力。3)能量密度下降的空间已经很小。

在2016年的新闻中,魏超制造的单位容量为4050毫安时,电池的比能为306瓦时/千克。从那以后,再也没有见过更高的记录。

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在给定的空间内,只有死料,一般认为是一条不归路。泰西拉的Model3电池系统点燃了21700特斯拉Model3即将完成的21700三元锂电池,开启了圆柱形电池增容的新阶段。特斯拉Model3 21700电池系统能量密度约300 Wh/kg,比原Model 3 18650电池高20%以上,单位容量提高35%,系统成本降低9%左右。

21700涉及厂家和型号。目前,th 国内厂商有21700家,新闻资料显示,启动21700家的厂商有BIC、李绅、益威锂能、田鹏供电、远东福斯特、狮信能等。

经南京金龙和BAIC批准,8月16日,工业和信息化部宣布批准《道路机动车辆生产企业及产品公告》(第299批)为汽车新产品。其中,南京金龙客车制造有限公司和北汽(常州)汽车有限公司生产的两种电动面包车(型号NJL5040XXYBEV25和bj 5040 xycj 06 ev),首次搭载21700三元锂离子电池。18650年到21700年,怎么看推广?自从在网上看到这张图,一直想找个机会放在文章里,没别的原因。

图中对提高比能的总结可以说是非常全面了。按照图中的思路,如果用化学方法增加电池的比能,18650的未来并不光明。18650锂离子电池的发展面临着挑战,面临着人们比能量大大提高的现状。

如果整体尺寸保持不变,能量密度增加,18650面临很多挑战:1)NCA、硅碳等新材料的供应链还可以不成熟,成本高,供应不稳定。例如,具有较高能量密度的材料811在其自身稳定性和过程控制与大规模生产之间存在差距。

结果811的供应链短期内是1866。2)新材料工艺对环境的拒绝率低,固定资产投资少,能耗大;3)单体电池容量低,拒绝PACK组技术,成本高;4)单电池芯最能适应环境中正负两极耳的结构,对能量密度的影响更为深远;5)低能量密度和高倍率电池同时报废时,设计空间小。18650采用523石墨系统,按照新国标1C做2.4AH,达到了无限设计。

直径更大的圆柱形锂离子电池将成为必然趋势。数据如右图所示。

与18650相比,在拉环设计和一维曲率方面,更大尺寸的电池具有明显的优势。综上所述,尺寸从18650增加到21700,好处如下:1)需要增加能量密度时,可以自由选择常规材料,性能稳定,性价比低;2)需要扩大多极耳机构的设计,降低内阻;3)在一定的能量密度下,可以自由选择慢差性能的石墨,提高慢差性能;4)需要减小直径和高度,以获得更好的有效容积。

5)降低了单个电池芯的容量,降低了辅助部件的比例,降低了包装成本。但在工信部新实施的国家标准《GBT340132017电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》中,只将原印刷稿中的18650和32650改为覆盖21700的4个规格,也算是21700的一个根本性影响。增加容量的途径与早期认为小单体相当于低安全性的观点相冲突。


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