角型電池、円筒形電池、ポーチ電池の長所と短所 – Taipu Technology

バッテリーセルは、主に角型アルミニウムシェルバッテリー、円筒形バッテリー、ポーチバッテリーの3種類に分類できることは誰もが知っています。それぞれに独自の特性があります。現在、角型電池は電気自動車(EV)用パワー電池の市場を支配していますが、パウチ電池は主に家電製品に使用されています。円筒形電池は...

角型電池、円筒形電池、ポーチ電池の長所と短所

MBXY-CR-b7cfa4f27588f1b232baa1a6e821f3bb

フォローしてください:

バッテリーセルは、主に角型アルミニウムシェルバッテリー、円筒形バッテリー、ポーチバッテリーの3種類に分類できることは誰もが知っています。それぞれに独自の特性があります。現在、角型電池は電気自動車(EV)用パワー電池の市場を支配していますが、パウチ電池は主に家電製品に使用されています。円筒形電池は、市場でシェアを占めるための費用対効果の高いオプションとして機能します。ただし、これら3種類のバッテリーにはそれぞれ長所と短所があります。

円筒形セル

利点: 円筒形セルは、最初に成熟した工業化されたリチウム電池製品の 1 つでした。20 年以上の開発を経て、円筒形リチウム電池の製造プロセスは成熟しました。生産効率が高く、コストが比較的低いです。その結果、円筒形セルを利用したバッテリーパックのコストは比較的低くなります。円筒形電池は、角型電池やポーチ電池と比較しても生産歩留まりが高くなります。それらは、優れた一貫性と安全性能も示します。

短所:円筒形セルは、通常、鋼製のケーシングで囲まれており、安全性は高いですが、重くなる傾向があるため、他のタイプに比べてエネルギー密度が低くなります。また、円筒形はスペース利用率の低下と半径方向の熱伝導率の問題につながり、温度分布に影響を与えます。円筒形バッテリーの半径方向の熱性能が低いため、1つのセルの巻線の数は限られており(通常、18650セルに対して約20巻線)、個々の容量が小さくなります。電気自動車で使用する場合、バッテリーモジュールとパックを形成するために多数の個々のセルが必要になるため、接続損失が増加し、バッテリー管理システム(BMS)管理が複雑になります。

角柱状セル

利点:プリズムハードシェルバッテリーは、通常、アルミニウム合金やステンレス鋼などの材料で作られており、巻き取りまたはスタッキング内部で処理します。アルミプラスチックフィルム電池(パウチ電池など)に比べてセルの保護性が高く、円筒形電池に比べてセルの安全性が大幅に向上しています。ただし、角型ハードシェルバッテリーは、冷却システムのレイアウトに対してより高い要件があります。

プリズム電池の採用率は中国で高いです。近年の電気自動車用パワーバッテリーの台頭に伴い、車両の航続距離とバッテリー容量の矛盾がますます顕著になっています。国内のパワーバッテリーメーカーは、主に高エネルギー密度の角型アルミニウムシェルバッテリーを主な選択肢として使用しています。

利点:角型セルのパッケージングは、主にアルミニウム合金やステンレス鋼などの材料でできており、内部構造は巻き取りまたはスタッキングプロセスを利用しています。これにより、ポーチ型リチウム電池と比較してセルの保護が強化されます。セルの安全性は、円筒形リチウム電池と比較して大幅に向上しています。角型電池の構造は比較的単純です。高強度のステンレス鋼ケーシングや防爆安全弁などの追加アクセサリを必要とする円筒形バッテリーとは異なり、プリズムバッテリーは全体的なアクセサリ重量が軽量です。また、エネルギー密度が比較的高いため、個々のセルの数が減り、バッテリー管理システム(BMS)の要件が低くなります。

短所:製品の寸法に応じてプリズムバッテリーパックをカスタマイズすると、市場に出回っているプリズムバッテリーのさまざまなモデルにつながる可能性があります。さまざまなバッテリーモデルが豊富にあるため、製造プロセスの標準化が難しくなり、自動化のレベルが低くなり、個々のセルに大きなばらつきが生じます。これにより、角型リチウム電池で構成された電池パックの寿命が個々の電池よりもはるかに短くなる可能性があります。

パウチセル

で使用される材料と加工技術ポーチ電池従来のスチールまたはアルミニウムシェルバッテリーと大きな違いはありません。主な違いは、柔軟な包装材料、特にポーチリチウム電池の主要で非常に挑戦的な材料であるアルミニウム-プラスチック複合フィルムの使用にあります。軟包装材料は、通常、外側のバリア層(通常は保護のためにナイロンBOPAまたはPETでできている)、バリア層(中央にアルミホイル)、内側の層(多機能の高バリア層)の3つの層で構成されています。

利点:ポーチリチウム電池にはいくつかの利点があります。

パウチ電池は、ハードシェル電池に比べて爆発のリスクが低くなります。パウチ電池に使用されているアルミニウムプラスチックフィルムパッケージは、より優れた保護を提供し、壊滅的な故障の可能性を減らします。パウチ電池は、より高いエネルギー密度を提供します。これらは、同等の容量のスチールシェルリチウム電池よりも約40%軽量で、アルミニウムシェル電池よりも約20%軽量です。これにより、より小さく、より軽いフォームファクタでより多くのエネルギーを貯蔵できます。

短所:ポーチバッテリーは現在、標準化と高コスト、アルミニウムプラスチックフィルムの輸入への依存度、一貫性の低さなどの問題を解決する必要があります。

全体として、円筒形、角柱状、およびポーチ型バッテリーには、それぞれ独自の長所と短所があり、各タイプは特定の領域で支配的です。最適なパッケージング方法は、各パッケージング形態の特定の特性を考慮に入れて、バッテリーの材料特性、アプリケーションフィールド、および製品要件に基づいて決定できます。各パッケージタイプには独自の技術的課題があり、優れたバッテリー設計には、電気化学、熱管理、電気工学、機械工学などの分野で複雑な問題が伴います。バッテリーとシステムの全体的な設計に高い要求が課せられます。

安全性能も消費者にとって重要な関心事です。バッテリーセルの種類に関係なく、外部短絡、過充電、高温および低温暴露、耐爆発性、過放電、耐低圧性、温度サイクル、振動、加速衝撃、落下、圧縮、パンク、耐衝撃性、熱乱用、燃焼、洗浄などの一連の安全性試験を受ける必要がありますGB38031、GB31241、UN38.3、 GB / T31485です。バッテリーは、火災、爆発、および漏れに対する耐性が示された場合に適格と見なされます。

包括的な比較をすると、次のようになります。

a. 円筒形:円筒形バッテリーは標準化が進んでおり、主なフォーム ファクターは 18650、2170、18650 の 3 つだけです。4680.1992年のソニーの発明(最も初期の商用リチウム電池)に端を発する長い歴史と成熟した製造プロセスがあります。円筒形電池は、自動化レベルが高く、製品の一貫性が強く、コストが比較的低いです。ただし、半径方向の熱放散には制限があり、巻線層の数が制限され、個々のセル容量が少なくなります。これは、数百または数千のセルと、高度なバッテリー熱管理技術が必要であることを意味します。さらに、セルのグループ化中はパッケージング効率が低く、スチールケーシングが重量を増やすため、グループ化するとエネルギー密度が比較的低くなります。

プリズム:プリズムバッテリーは、製造プロセスが簡単で、セルを保護します。グループ化すると難易度が低く、円筒形電池に比べてエネルギー密度が高くなります。しかし、角型電池は標準化されておらず、プロセスの均一性を実現するにはさまざまなモデルと課題があります。角型電池は従来、巻線技術を使用して製造されていましたが、スタックパウチセルなどの新しいアプローチも利用されています。

c. ポーチ: ポーチ バッテリーは、薄くて柔軟なフォーム ファクターを提供し、より高いエネルギー密度を可能にします。ただし、機械的強度が低く、より要求が厳しい製造プロセス.また、細胞のグループ化に対する要件も高くなります。

包装形態は、別の次元からの巻き取りとラミネートに分けることもできます。その中には、円筒形のセルは圧延のみ、ポーチパッケージはラミネートのみ、角柱セルは圧延とラミネートの両方が可能です。これら3つのパッケージを比較すると、それらは互いに半分しか良くなく、それらはすべて使いやすさと使いやすさのカテゴリに分類されると言えます。自動車会社がどのパッケージを使用するかを決定したら、パッケージングプロセスのパターンを大幅に変更しない限り、簡単には変更しません。将来、どのパッケージング技術がうまく発展するかは、主にどの自動車会社がうまく発展するかにかかっています。

例えば、テスラとパナソニックの円筒形電池:テスラはこれまでも、そしてこれからも円筒形電池を使用しています。テスラと密接な関係にあるパナソニックも、円筒形電池に注力しています。2017年、パナソニックは9.9GWhの設備容量で世界最大の市場シェアを占め、16.7%を占めました。

中国の新エネルギー車と角型電池:中国には新エネルギー商用車(主に都市バスに使用)が大量にあり、角型電池が好まれています。そのため、電池メーカーは角型電池の生産を優先し、乗用車メーカーに採用されています。さらに、ドイツは角型電池も好んでいます。その結果、中国の新エネルギー車産業の力強い発展を考えると、現在中国で使用されているバッテリーの大部分は角型であり、角型バッテリーが主流の選択肢となっています。

ホット検索用語