绕组锂离子电池:
由卷绕电极材料形成的电池组成的电池称为卷绕电池。绕组电池在电池行业中也称为电芯或绕组电芯。
堆叠锂离子电池:
动力电池通常有三种形式:方形、软包和圆柱形。他们通常采用两种不同的制造工艺:卷绕和堆叠。堆叠电池特指用于采用堆叠工艺的电动汽车的锂离子电池。
堆叠电池的工作原理与电动汽车中使用的传统锂离子电池相同。它由正极、负极、隔膜和电解液组成,利用锂离子的运动来发电。
哪个更好:卷绕锂离子电池还是堆叠锂离子电池?
1. 卸料平台比较:
绕组锂离子电池:绕组锂离子电池的放电平台略低。由于较高的内阻和较大的极化,由于极化,一部分电压在电池内部被消耗,导致放电平台略低。
堆叠锂离子电池:堆叠锂离子电池的放电平台更高。内阻更低,极化更小,叠层电池的放电平台会比绕组电池的放电平台更高,更接近材料固有的放电平台。
对于许多在放电过程中需要更高截止电压的器件,更高的放电平台堆垛锂离子电池将是首选。
2. 容量密度比较:
绕组锂离子电池:绕组锂离子电池的容量密度略低。标签的粗细、圆柱形电池,并且两端的两层分离器占用空间会导致内部空间没有得到充分利用,从而导致体积容量略低。
堆叠锂离子电池:堆叠锂离子电池具有更高的容量密度。电池的内部空间得到更有效的利用,与绕组电池相比,体积容量更高。
在具有较厚的极耳(绕组侧空间利用不足)和较薄的极耳(绕组极耳占用的空间)的电池中,容量差异更为明显。但是,对于一般标准尺寸的电池,差异存在,但可能不是特别显着。
3. 能量密度比较:
绕组锂离子电池:绕组锂离子电池的能量密度略低。这是由于与堆叠电池相比,体积容量较低,放电平台较低。
堆叠锂离子电池:堆叠锂离子电池具有更高的能量密度。与绕组电池相比,更高的放电平台和更高的体积容量有助于实现更高的能量密度。
综上所述,无论是从放电平台还是容量密度来看,叠层电池在能量密度方面都具有优势。
4. 厚度适用性比较:
绕组锂离子电池:绕组电池在厚度方面的适用范围较窄。对于超薄电池,极耳的厚度占据了很大一部分空间,这会影响电池的容量。对于超厚电池,控制绕组电极条过长,电池两侧的空间无法充分利用,导致容量降低。
堆叠锂离子电池:堆叠电池在厚度方面具有更广泛的适用性。无论是超薄电池还是超厚电池,堆叠过程都能满足这样的要求。
绕组电池在超薄或超厚电池方面没有优势。不过,值得注意的是,超薄电池目前并未得到广泛使用。对于超厚电池,可以通过并联堆叠和连接两个较薄的电池来实现所需的厚度(尽管代价是容量降低)。
5. 厚度控制比较:
绕组锂离子电池:控制绕组电池的厚度具有挑战性。由于电池的内部结构不均匀,极耳、隔板末端和电池边缘等区域容易发生厚度变化,导致厚度控制困难。
堆叠锂离子电池:堆叠电池在厚度方面更容易控制。电池的内部结构是一致的,电池不同部分的厚度也相应均匀,更容易控制整体的厚度。
由于绕组锂离子电池的厚度控制存在挑战,设计考虑通常需要在厚度中留出一些余量,这可能会导致设计减少电池的容量。
6. 厚度变形比较:
绕组锂离子电池:绕组电池容易变形。由于内部结构不均匀,充放电时电芯内部的反应程度和速率不均匀。因此,对于较厚的绕组电池,在高倍率充电或放电循环后可能会出现变形。
堆叠锂离子电池:堆叠电池不易变形。凭借均匀的内部结构和一致的反应速率,即使是较厚的细胞也不太可能变形。
这也是绕组电池不适合实现非常大厚度的原因之一。
7. 形状比较:
绕组锂离子电池:绕组电池有两种形状,通常为矩形棱柱形式。它们仅限于此特定形状。
堆叠锂离子电池:堆叠电池在形状方面提供了更大的灵活性。每个电极的尺寸可以根据所需的电池尺寸进行设计,从而可以制造各种形状的电池。
尺寸的灵活性是堆叠电池技术的明显优势。然而,在目前的市场上,对非矩形电池的需求似乎相对较低。
8. 合适的应用比较:
卷绕锂离子电池:卷绕电池主要用于需要标准形状电池的常规应用。
堆叠锂离子电池:堆叠电池适用于高倍率应用、非标准形状和电源应用。它们卓越的倍率性能和制造各种形状的电池的能力使它们在应用方面更加通用。
由于更好的倍率能力和更广泛的外观和形状选择,与绕组电池相比,堆叠电池具有更广泛的应用范围。
9. 分切:
卷绕锂离子电池:分切卷绕电池方便且良率高。每个单元只需要一次分切(相对机器:分切机) 操作,这相对简单且产生不良品的概率较低。
堆叠锂离子电池:分切堆叠电池更复杂,收益率较低。每个电池由多个小条组成,每个条带有四个切割面。分切过程容易出现缺陷,例如切割不均匀或毛刺,这大大增加了在单个电池上产生电极碎片或毛刺的可能性。
10. 电池点焊:
绕制锂离子电池:点焊绕制电池相对容易。每个电池只需要两个点焊,这使得更容易控制焊接(相对机器:焊接机)进程。
堆叠锂离子电池:点焊堆叠电池更容易出现伪焊。所有电极条都需要点焊到一个点上,这可能具有挑战性,并增加了焊接不完整的风险。
对于小规模生产来说,控制伪焊并不难。然而,在大规模生产中,监控和有效解决焊缝不完整的问题变得具有挑战性。