两轮电动车电池包从概念到成品-关于电芯

核心提示电芯想必大家都很熟悉,它是锂离子电池包的储能元件。其基本原理就是利用电芯正负极两者不同性质的化学物质进行可逆的氧化还原反应,从而形成充放电过程。不同的材料有不同的电势差差异,因而形成不同的电压。当前普遍使用的三元电芯的额定电压是3.6v,无

电芯想必大家都很熟悉,它是锂离子电池包的储能元件。其基本原理就是利用电芯正负极两者不同性质的化学物质进行可逆的氧化还原反应,从而形成充放电过程。不同的材料有不同的电势差差异,因而形成不同的电压。当前普遍使用的三元电芯的额定电压是3.6v,无论单个电芯的体积如何变大,电芯只会增加容量而不会改变电压。因此,想要得到更高的电压,就必须通过电芯的串联来实现。串联增加电压,并联增加容量。

按照不同的分类原则,电芯可以有多种分类,如:

①按照正负极材料不同进行分类;

②按照外形封装形式不同进行分类;

③按照用途不同进行分类。

以上只是我们实际使用中最为常见的分类方法,实际上,不同的应用场景完全可以根据需求进行任意分类。甚至上面的某一个分类下面,也还可以进行更细的细分类别。

按照正负极材料进行分类

大家经常在说的三元电池、磷酸铁锂电池和钛酸锂电池其实就是按照电芯的正负极材料在进行分类。其中三元电芯指的就是电芯的正极材料为三种元素组成。具体上,国内的三元和特斯拉所使用的松下三元略有区别。国内的三元,我们称之为镍钴锰(NCM)三元,指的是电芯的正极材料由镍钴锰三种元素组成,而松下的三元是镍钴铝(NCA)三元。在三元电芯分类下,按照三种元素的不同配比,又有细分的材料体系。不同的配比,电芯具有不同的性能。目前国内最成熟常用的是523电芯,除此之外,也一直在研发高能量密度的高镍三元(811,镍占比80%),目前已经实现量产。

磷酸铁锂(LFP)的命名与三元电芯一样,磷酸铁锂指的就是电芯的正极材料。磷酸铁锂和三元都是正极材料,其负极一般为石墨。

这里需要注意的是钛酸锂电池,不同于三元和磷酸铁锂,钛酸锂是负极材料,而不是正极材料。负极材料钛酸锂可以与正极材料磷酸铁锂和三元分别组成电芯,也就是我们所说的钛酸锂电池。

除了上述三种电芯以外,还有多种电芯材料,如锰酸锂钴酸锂等,但是在动力电池领域基本已经很少出现。由于动力电池对能量密度的要求,三元电芯的占有率是最高的,其次是磷酸铁锂,而钛酸锂则在大巴和特殊场景上有少量应用。下面,我们一起来对比下各电芯的性质:

对比来说,磷酸铁锂的循环寿命要大于三元电芯,且在安全性和成本方面有优势。而三元的能量密度却有着绝对的优势。

就电压平台来说,三元的电压平台要高于其他材料,三元电芯额定电压一般3.6V,而磷酸铁锂为3.2V,钛酸锂则在2V左右。

按照外形封装进行分类

如大家经常所见的一样,我们常说的18650、方壳、软包等,就是按照电芯的外形分类的,一般有三种:

①圆柱电芯;

②方壳电芯;

③软包电芯。

其中圆柱电芯的标准化程度最高,目前18650电芯应用非常广泛,其周边配套材料也相应具有较高的标准化水平。圆柱电芯的外壳为钢壳材料,整个底面和侧面都是负极,顶面为正极。

圆柱电芯的命名方式一般为五位数字:直径尺寸+高度尺寸+0,如26650电芯,表示圆柱电芯直接26mm,高度65mm,末尾的0表示圆柱形。

方形电芯的命名方式与圆柱电芯类似,但是方形有六位数字,各用两位分别表示厚度、宽度、高度。

以上只是我们常用的命名习惯,如果需要标准化的命名,可参考IEC61960标准。

方形电芯和软包电芯的标准化程度较低,一般都是根据需要进行尺寸定制。其中方形电芯的外壳材料一般为铝,因此也被叫做方形铝壳电芯。软包电芯的外壳为聚合物材料,当然也可以叫做铝塑膜。

下面,我们一起来看看三种电芯的差异:

圆柱电芯标准化程度高,周边材料标准化也高,其体积较小,因此成组方式非常灵活,各种空间都可以使用。方壳和软包电芯体积一般较大,按照空间进行定制尺寸。因此,在实际使用中,对小规模或者单件电池包需求,圆柱电芯是最常用的。

按照使用场景分类

最后一种分类方法比较简单,就是按照用途分类,大体上,我们一般分为动力电芯和数码电芯。其中动力电芯指的就是用于动力电池的电芯,而数码电芯则是用于消费类电子产品的电芯,如笔记本电能,手机充电宝等。

动力类电芯的要求更为严格,比如更高的能量密度和功率密度。即要求相同的体积和重量,能输出更大的功率和电量。除此之外,还有更严苛的工作环境和使用寿命要求,当然安全性也是一个重要的考虑因素。

好了,电芯的信息就和大家分享到这里,下一次,我们将会重点讲解锂电池保护板相关的信息,大家有疑问的可以提前留言哦。

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