圓柱形32650鋰離子電池的結(jié)構(gòu)、性能比較分析

動力鋰離子電池通常來說是指能夠通過大電流放電給設備、器械、車輛等供應動力的鋰離子電池。動力鋰離子電池具有比能量高、大電流充放電、循環(huán)壽命長等特點，已經(jīng)獲得廣泛應用。動力鋰離子電池根據(jù)正極材料的不同分為三元、鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等類型；根據(jù)外形的不同分為方型電池（prismaTIc），圓柱型電池（cylindrical）等。為提高續(xù)航里程，動力鋰離子電池通過串并聯(lián)組合后的能量一般較大，容量從幾安時到幾百安時不等，電壓從十幾伏到幾百伏不等。隨著攜帶能量的提高，電池潛在危險性也隨之增大。因此如何提高動力鋰電池的安全性成為電動汽車持續(xù)發(fā)展的重要前提。在動力鋰離子電池的發(fā)展過程中，一直存在著兩個發(fā)展方向。一個方向是大單體電池，通過少量并聯(lián)組合；一個方向是小單體電池，通過大量并聯(lián)組合。韓國LG，國內(nèi)BYD為代表的公司走的是大方型路線；美國A123，國內(nèi)沃特瑪為代表的公司走的是小型圓柱路線。這兩條路線目前沒有定論，不同的動力鋰電池廠家依據(jù)自己的理解選擇不同的工藝路線。但是在面對安全性這一指標方面，兩種工藝路線的結(jié)果差別是非常大的。本文從動力鋰電池結(jié)構(gòu)、性能方面，特別是安全性方面進行比較分析，來闡述小型圓柱電池在應用于電動汽車等方面的安全優(yōu)勢。

電池結(jié)構(gòu)、性能比較分析

圓柱形電池和方型電池是目前業(yè)界兩大主流方向。圓柱型電池的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。正負極之間由隔膜分開，通過卷繞形成卷芯。通常正負極極片焊接有正負極極耳并分別通過兩側(cè)引出。極耳焊接于正極和負極外殼。電解液加注于殼體內(nèi)。圖2為方型電池結(jié)構(gòu)。方型電池的結(jié)構(gòu)分疊片結(jié)構(gòu)和卷繞結(jié)構(gòu)。疊片式方型鋰離子電池由n片正極片和n+1片負極片疊片組成電池芯胞，正負極片之間用隔膜隔開，分別在正、負極片的一側(cè)預留有正、負極耳區(qū)，疊成芯胞時正、負極耳分別從芯胞兩側(cè)對稱伸出。方型電池的卷繞結(jié)構(gòu)和圓柱型電池的卷繞結(jié)構(gòu)類似，其差別是卷心是扁平形狀而非圓柱型。由于圓柱型電池和方型電池形狀的不同，結(jié)構(gòu)差別較大。一般情況下，圓柱型電池由于卷芯電流密度和散熱的限制，容量不能做得太大。方型電池保證厚度適當?shù)那疤嵯拢ㄟ^增大長、寬可以提高容量。其單體容量一般可以超過圓柱型電池的10倍以上。表1為圓柱型和方型電池的性能比較。可以看出兩種電池具有各自的特色。圓柱形電池結(jié)構(gòu)設計簡單，正負極界面緊密，生產(chǎn)線成熟，成本低，成組散熱好，安全性能優(yōu)秀。其缺點是內(nèi)阻相對較高，成組要求高。方型電池的優(yōu)勢是單體容量大組合簡單。其缺點是生產(chǎn)工藝復雜，大容量電池單體一致性難控制。另外，方型殼體容易出現(xiàn)應力集中，殼體容易破裂，電解液濺出引發(fā)安全隱患。

從全球應用市場來看，大容量方型電池和小容量圓柱型電池在動力領(lǐng)域都有應用。目前磷酸鐵鋰離子電池行業(yè)的標桿公司，美國A123的主打產(chǎn)品為18650/26650/32113三種型號的圓柱型電池，單體容量分別為2.5Ah-5Ah。