鉅大鋰電 | 點(diǎn)擊量:0次 | 2022年03月28日
什么是軟包鋰電池?軟包鋰電池結(jié)構(gòu)及工作原理介紹
世界風(fēng)能、太陽(yáng)能資源豐富,只有轉(zhuǎn)化為電能才能實(shí)現(xiàn)高效利用。自19世紀(jì)以來(lái),世界風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)緩慢發(fā)展歷程。
進(jìn)入21世紀(jì),隨著世界各國(guó)對(duì)清潔能源發(fā)展的重視和新能源技術(shù)的快速發(fā)展,風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電已經(jīng)進(jìn)入大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用的新階段。
新能源發(fā)展是全球長(zhǎng)期戰(zhàn)略布局,在未來(lái)幾年將是新能源的快速成長(zhǎng)期,技術(shù)的成熟和產(chǎn)業(yè)規(guī)?;l(fā)展將開(kāi)啟新能源飛速發(fā)展。盡管目前全球能源格局中,石油、煤、天然氣仍然占據(jù)重要位置,占比約88%??稍偕茉幢M管僅占12%左右,但近年來(lái)上升較快,這與各國(guó)推出的優(yōu)惠激勵(lì)政策密不可分。世界各國(guó)都將新能源開(kāi)發(fā)提到了國(guó)家戰(zhàn)略的高度,在大幅新增對(duì)新能源的研發(fā)投入的同時(shí),還提出了中長(zhǎng)期發(fā)展的具體目標(biāo)軟包電芯,其實(shí)就是使用了鋁塑膜作為包裝材料的電芯。相對(duì)來(lái)說(shuō),鋰離子電池的包裝分為兩大類(lèi),一類(lèi)是軟包電芯,一類(lèi)是金屬外殼電芯。金屬外殼電芯又包括了鋼殼與鋁殼、圓柱和方形等等。
軟包電池的包裝材料和結(jié)構(gòu)使其擁有一系列優(yōu)勢(shì),比如,安全性能好,軟包電池在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑膜包裝,發(fā)生安全問(wèn)題時(shí),軟包電池一般會(huì)鼓氣裂開(kāi),而不像鋼殼或鋁殼電芯那樣發(fā)生爆炸;重量輕,軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰離子電池輕40%,較鋁殼鋰離子電池輕20%;內(nèi)阻小,軟包電池的內(nèi)阻較鋰離子電池小,可以極大的降低電池的自耗電;循環(huán)性能好,軟包電池的循環(huán)壽命更長(zhǎng),100次循環(huán)衰減比鋁殼少4%~7%;設(shè)計(jì)靈活,外形可變?nèi)我庑螤?,可以更薄,可根?jù)客戶(hù)的需求定制,開(kāi)發(fā)新的電芯型號(hào)。
軟包在動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域的占比已超過(guò)方形和圓柱,據(jù)統(tǒng)計(jì),2015年國(guó)內(nèi)方形、圓柱、軟包鋰離子電池產(chǎn)量分別為17GWh、10.1GWh、19.8GWh,占比分別為36.4%、21.5%、42.3%。
隨著新能源汽車(chē)新補(bǔ)貼政策的出臺(tái),電池的系統(tǒng)能量密度成為一項(xiàng)重要考核指標(biāo)。三元軟包電池容量較同等尺寸規(guī)格的鋼殼鋰電高10~15%、較鋁殼電池高5~10%,而重量卻比同等容量規(guī)格的鋼殼電池和鋁殼電池更輕,因此,補(bǔ)貼新政對(duì)三元軟包電池更加有利。鑒于軟包電池的優(yōu)勢(shì),業(yè)內(nèi)專(zhuān)家預(yù)計(jì),隨著電池路線的發(fā)展,軟包電池在新能源汽車(chē)市場(chǎng)的滲透率將不斷提升,未來(lái)軟包電池在各類(lèi)型電池中的占比有望超過(guò)50%。
外殼使用材料決定了他們的封裝方式不同。軟包才有鋁塑膜,需使用熱封裝;金屬外殼一般使用激光焊接封口。鋁塑膜一般有三層,尼龍層是保證了鋁塑膜的外形,減輕對(duì)外殼的損傷,保證在制造成鋰離子電池之前,膜不會(huì)發(fā)生變形,阻止空氣尤其是氧的滲透,維持電芯內(nèi)部的環(huán)境,同時(shí)保證包裝鋁箔具備良好的形變能力。Al層就是一層金屬Al構(gòu)成,其用途是防止水的滲入,維持電芯內(nèi)部的環(huán)境具有一定的厚度強(qiáng)度能夠防止外部對(duì)電芯的損傷。鋰離子電池很怕水,一般要求極片含水量都在PPM級(jí),所以包裝膜一定能夠擋住水氣的滲入。尼龍不防水,無(wú)法起到保護(hù)用途。而金屬Al在室溫下會(huì)與空氣中的氧反應(yīng)生成一層致密的氧化膜,導(dǎo)致水氣無(wú)法滲入,保護(hù)了電芯的內(nèi)部。Al層在鋁塑膜成型的時(shí)候還供應(yīng)了沖坑的塑性。PP是聚丙烯的縮寫(xiě),這種材料的特性是在一百多攝氏度的溫度下會(huì)發(fā)生熔化,并且具有黏性。所以電池的熱封裝重要靠的就是PP層在封頭加熱的用途下熔化黏合在一起,然后封頭撤去,降溫就固化黏結(jié)了,PP不會(huì)被電芯內(nèi)有機(jī)溶劑溶解、溶脹等,有效阻止內(nèi)部電解質(zhì)等與Al層接觸,防止Al層被腐蝕。
鋁塑膜看上去很簡(jiǎn)單,實(shí)際做起來(lái),如何把三層材料均勻地、牢固地結(jié)合在一起也不是那么容易的事。很遺憾的是,現(xiàn)在質(zhì)量好的鋁塑膜基本上都是日本進(jìn)口的,國(guó)產(chǎn)的質(zhì)量還有待改進(jìn)。
一工段和一般電池工藝相同,此處不再贅述。極片成型方式通常采用模切,極耳采用激光切或者模切。極片堆疊方式,疊片一般采用Z字型極片和卷繞型極片,把切好后的一片一片的極片,通過(guò)堆疊貼膠后成一個(gè)卷芯,放入沖好的鋁塑膜坑里,接下來(lái)我們講一下沖坑。