便携式储能通常采用的电池包括圆柱电池和软包电池,圆柱电池包括18650圆柱电池和21700圆柱电池。
无论是硬壳电池还是软包电池,其内部结构(正极、负极、隔膜、电解液)的差别还是不大的,最主要的区别便是电池外壳,软包电池采用铝塑复合膜作为外壳材料,而方形以及圆柱电池则采用金属材料作为外壳,也叫做硬壳电池。
便携储能常用电池种类
从企业技术路线来看,华宝新能作为业界龙头,主要以三元为主,正浩创新也以三元为主,3600Wh 产品采用磷酸铁锂,Goal Zero低于 400Wh 的 产品采用铅酸电池,高于 400Wh 的选用三元锂电池,派能科技和德兰明海采用磷酸铁锂。
便携储能主要企业技术路线
圆柱锂电池
圆柱锂电池就是圆型的锂电池,单个主要是由正极,负极,隔膜,正极负极集电极,阀门,过电流保护设备,绝缘件和外壳共同组合而成。早期的外壳材料选择钢壳较多,现阶段以铝壳为主导。
圆柱锂电池有统一的标准,因此它可以大批量的制造生产加工,电池厂家技术的成熟和完善可以使圆柱锂电池的生产速度更高;同时它的使用范围也更广,其技术更加的成熟。
圆柱形锂电池按照填充物材质可以分为磷酸铁锂电池、钴酸锂电池、锰酸锂电池、钴锰混合电池和三元锂电池。按照外壳种类可以钢壳外壳锂电池和聚合物外壳锂电池。不同材质体系的电池有不同的优势。
圆柱形锂电池通常用五位数来表示型号,从左边的数字开始,第一个数字和第二个数字指的是电池直径,第三个数字指的是电池高度,第五个数字指的是圆形。圆柱形锂电池有很多型号,比较常见的有10400.1450.16340.18650.2170.26650。
18650电池
18650是锂离子电池中的一种型号,是锂离子电池的开山鼻祖。
锂电池是由日本sony公司之前为了更好地节省成本而制定的一种标准的锂电池型号,我们经常所提到的18650电池实际上是以电池的大小型号来命名的锂离子电池。
常见的18650电池也被分之为锂离子电池跟磷酸铁锂电池,18650中的18指的是锂离子电池的直径是18mm,65表示的是长度值65mm,0表示属于圆柱形电池。容量为31.5ah,电压为3.6v。是一种性价比很高的电池。
18650电池的主要优点是:
1.重量轻,便于携带和安装;
2.放电性能好,在额定容量的条件下可连续放电500次以上;
3.自放电极化温度低,对热敏感元件无影响;
4.循环寿命高、可靠性好。
缺点是:
1.价格较高。
2.由于体积大、笨重、不美观等原因而不被广大用户所接受。
目前市场上销售的圆柱18650电池有圆柱形铝壳(1861-lf)、圆柱形铜壳(1861-c)、圆柱形铁壳(1861-t)。其中最常用的是圆柱形铝外壳,1861-hf和1862-gn两种型号使用较多。
1865-hf型圆柱铝外壳锂电池采用铝合金材料制作的外包装箱及内包装箱,1862gn则采用镀锌钢板制作外包装箱及内包装箱,1866gp则用不锈钢板作外包装盒与内装盒相结合的形式进行设计制造。
21700电池
21700电池是一种直径为21毫米、高度为70毫米的锂电池。由于其体积增大,空间利用率增大,可提高电池单体和系统的能量密度,其体积能量密度远高于18650电池。
正极材料:NCM三元锂为主,磷酸铁锂为辅。
优势:相比于18650电池,2170电池组成的整包能量密度可以进一步提高,增大的尺寸让2170电池新增多极耳,充电速度更快。当然相同容量的电池包,2170电池可以用更少的电芯,BMS控制和保护算法可以更简单一些。
缺点:2170电池用现在的目光来看,最大的缺点还是在能量密度上,与方形电池及4680电池都有些许差距,只是在体积尺寸上稍稍增大也仅仅是解决了18650电池的部分缺点,并未达到最终完美状态。
目前,流行一点常见在售的21700电池有两款,分别是4200mAh(21700锂电池)和3750mAh(21700锂电池)。即将上线的有容量更大的5000mAh(21700锂电池)。
软包电池
软包电池,采用了铝塑膜作为包装材料的电池,需使用热封装。软包锂电池的基本结构与圆柱和方形是类似的,只是软包锂电池是液态锂离子电池套上一层聚合物外壳,在结构上采用铝塑膜包装,其一般有三层组成,尼龙层是保证了铝塑膜的外形,Al层防止水的渗入,PP(聚丙烯)层可以有效阻止内部电解质等与 Al 层接触,避免 Al 层被腐蚀。
软包电池的包装材料和结构使其拥有一系列优势,比如,安全性能好,软包电池在结构上采用铝塑膜包装,发生安全问题时,软包电池一般会鼓气裂开,而不像钢壳或铝壳电芯那样发生爆炸;重量轻,可以减轻汽车负担;设计灵活,可以随意变换外形的形状。
缺点在于一致性较差,成本高,容易发生漏液,而且铝塑膜看上去很简单,但是如何把三层材料均匀地、牢固地结合在一起也不是那么容易的事,而且现在质量好的铝塑膜基本上都是依赖进口,国产的质量还有待改进。
原文始发于微信公众号(艾邦储能与充电):便携式储能常用电池种类及企业技术路线介绍