テスラが2020年9月に4680セルを提案して以来、大型円筒形バッテリーは再び業界で話題になっています。テスラに加えて、中国のヘッドバッテリー工場も、EVE、BYDなどの大型円筒形バッテリーのバッチ工業化投資に参加し始めています。円筒形セルの人気に基づいて、この記事では円筒形セルの利点の分析に焦点を当てています(特記事項:他のタイプのセルを除外する意図はありません)。この記事では、円筒形セルには、参考までに実際のアプリケーションで次の3つの主要な利点があります。
小容量の柔軟性
円筒形セルのサイズとプロセスの制限により、18650 NCMセル2.6Ah、32700 LFPセル6Ah、33140 LFPセル15Ah、34190 LFPセル20Ahなど、単一の円筒形セルの容量は通常小さくなります。
電気自動車や大規模なエネルギー貯蔵市場を除けば、二輪車、三輪車、バランス車両、電動工具、AGV、ポータブルエネルギー貯蔵、家庭用エネルギー貯蔵などの他の分野では、通常、シングルモジュールバッテリーの容量はそれほど大きくありません。、実際のアプリケーションでは、自動車や大規模なエネルギー貯蔵に配置された大容量の角型セルは、サイズ、容量など、必ずしも市場の需要と一致するとは限りません。小容量の円筒形セルは、特定の市場の容量ニーズを並列または直列に満たすことができ、たとえば、AGVで使用される2種類のバッテリー24V60Ahと48V30Ahが一般的なニーズです。
32700、33140、34190などの3種類の円筒形セルを並列または直列に接続して、必要な60Ahまたは30Ahモジュールを形成できます。
一方、さまざまなモデルの設計要件を満たすために、スペース構造でより柔軟な操作の可能性を持つことができます。
円筒形セルのコスト優位性
1)リチウムイオン電池の中で、円筒形セルはプロセスの標準化度が最も高く、最初に製品化され、その組み立て効率は角型セルやポーチセルよりも大幅に高くなっています。自動化の漸進的な改善により、円筒形セルの巻線プロセスは現在200 PPMに達していますが、大型シリンダー(33140、34190、4680など)の効率が従来の18650/21700円筒形セルよりもわずかに低い場合でも、角型セルとポーチセル(通常は約10PPM)の効率よりもはるかに高くなっています。
2)円筒形セルの容量が小さい理由は、コーティング後の帯状の連続電極シートを小さなストリップ状の電極シートに切断するためです。電極シートの小型化により、電極シートの利用率を向上させることができます。通常、同じスクリーニング基準と自動化レベルの下で、円筒形セルの材料利用率は角型セルよりも3〜5%高くなります。
円筒形セルの放熱効果には明らかな利点があります
リチウムイオン電池の火災のほとんどは「熱暴走」によって引き起こされていることがわかっています、そして熱暴走の広がりも電池システムの安全性能の主な関心事です。円筒形の構造は熱暴走の最も可能性の高い解決策ですが、角柱状構造とポーチ構造はほとんど解決できません。
1)単一の円筒形セルの容量が小さいため、熱暴走によって放出されるエネルギーは少量です。一方、材料の安全性が徐々に向上するにつれて、熱暴走による熱放出が減少し、バッテリーシステムの安全性が大幅に向上します。
2)円筒形電池の円弧状の表面構造は、セル間の熱伝達プロセスをある程度制限し、熱暴走の広がりに一定のプラスの効果をもたらし、角型セルとポーチセルはこの点でほとんど解決できません。円筒形セルのパッキンでは、セル間の接触は円弧表面上の「線」接触であり、角柱パックとパウチパックは「表面」接触です。「ライン」接点は、熱伝達効率を大幅に低下させます。
その間、セル間にはまだある程度のスペースがあり、絶縁媒体が充填されていなくても、空気は熱伝達を減らします。また、円筒形セルの「オールタブ技術」の推進により、曲面への熱伝達も低減します。
