低温18650 3500
无磁低温18650 2200
过针刺低温18650 2200
低温磷酸3.2V 20Ah
21年专注锂电池定制

圆柱型锂离子电池在电动汽车的发展趋势

钜大LARGE  |  点击量:2942次  |  2018年05月01日  

  无论对于小型圆柱电芯用于EV有多少争议,18650由于高能量密度和高性价比,成为越来越多乘用车和物流车的重要选择。18650的优点是成熟度高、一致性高、能量密度、成本、排布柔性高;缺点是数量多,pack难度高,质量控制点多。而更大的单体电芯可以通过改变内部设计,大幅度提升寿命、倍率等,也让Pack看起来更容易,但也同时会大幅降低能量密度(体积和重量),降低了组装时空间利用的灵活性,高能量密度的大尺寸电池,大多自动化程度低,制程等不良带来的成本很高,一致性差,且一旦失效,后果可怕。

  目前,圆柱电芯的优势很大程度上得益于尺寸标准化、产品成熟度与成本竞争力,与标准化一定是强相关;更大的圆柱26/32等一直未能成为主流;呼之欲出的新尺寸20/21,是市场自身多种因素的测算平衡和基于18650现有优势的兼顾的选择!

  什么类型的锂电芯更适合?

  单位体积容量与循环寿命、倍率、安全性是强相关因素:容量每提升10%,循环寿命大约会降低20%;容量每提升10%,充放电倍率降低30-40%;容量每提升10%,温升大约会提高20%,且呈几何级上升;能量密度越高,安全性风险越大。

  18650用523+石墨体系,按新国标,1C做到2.4AH已到了设计的极限,更高能量密度的材料(NCA、811等)本身稳定性和制程控制,不是想象的那么容易。所以,暂时还不太好用,但贵很多……

  圆柱18650锂离子电池发展面临的诸多挑战

  电池能量密度要求不断提高,提高了材料成本:a.新材料如NCA、硅碳等新材料供应链尚不成熟,成本高,供应难以稳定;b.新材料制程对环境要求高,固定资产投资高,能耗巨大;单体电池容量低,PACK成组技术要求和成本偏高;单体电芯最多适应正单、负双极耳结构,而且对能量密度影响较为显著;高曲率部分比率较大,循环寿命受到较大影响;高能量密度与高倍率充电同时要求时,设计空间已到极限。

  更大直径圆柱锂离子电池将成为必然趋势:20/21相对18是更好的选择

  同体积下,能量密度优势:适当增加直径和高度可以获得更多的有效体积。

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  带来的好处:a.适当提高能量密度情况下,可以选择常规材料,稳定、性价比高;b.可以适当进行多极耳机构设计降低内阻;c.同样能量密度下,可以选择快充特性石墨,改善快充性能;d.高曲率部分比率降低,延长电芯循环寿命;e.单体电芯容量增大,降低Pack成本。

  多极耳结构设计:可以实现低内阻(ACIR或DCIR)。

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  低曲线率区域比率增加:循环寿命延长。

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  1.从上图可以得到,21700在不同的型号中高曲率点所占的比例是最小的,20650适中,而18650最高。

  2.当电池在循环过程中如出现恶化时,在曲率最大点开始,而21700由于其所占的比例最小,故对循环性能的影响也是最小。

  相同容量的PACK包在相同安全距离设计下,20系列体积能量密度比最优,重量能量密度21最佳。

  新标准来袭,天鹏的选择

  新厂投入巨资,投入日韩最先进生产设备,从投料到挑选完全实现自动化,4条200PPM的自动化产线。兼容性产线,日产100万只20650/21700,2017年4月实现量产供货,虽然20/21的直径为使用成熟材料体系延长了周期,仍然最为严苛的环境控制,以确保我们储备多年的高容量产品技术,在安全可靠的环境下实现量产,更为供应链的成熟化赋予了一定时间。

  为什么20650/21700,而不是20700?

  18650到新尺寸的过渡,大部分现有电池包可以在直径上轻易切换,成本低速度快,而65-70的高度变化,会带来现有电池包模具弃用的麻烦;利用自身市场优势,20650中大倍率电池的量产已经超过一年半,培育了20650次级品市场并已经初具规模,可以更快实现垂直产业链层面的成本优势。给客户提供更大单体(21700)和更少尺寸变化但同时具备高的空间利用率(20650)两种选择。

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