大圆柱为什么是未来三元电池的重要形式?

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湖北亿纬动力有限公司战略工作部负责人桂客博士:三元大圆柱有两个重要特征,第一是它的安全性,第二是它的经济性。

1、安全性:

第一是能量的小与大,即便是大圆柱电池46950,容量也就大概30Ah,而新能源车用方形铝壳电池很多时候都是100-200Ah,就算是120Ah,电池总能量达到1555千焦/电芯,即使发生爆炸小圆柱电池风险也要小得多。

第二是时间的快与慢,由于大圆柱电池本身的柱状结构以及盖板设计,所以大圆柱电池5秒可释放75%的电池容量和物质。对比方形铝壳电池,它的防爆阀面积是有限的并且一般设计在盖板的中间部位,所以15秒内仅能释放50%的电池能量和物质。很多时候5秒和15秒是生与死的区别。

第三是受热的少与多,圆柱的结构设计,柱体是无法相交的只能相切,相邻电池是线接触,它的受热比只有1/6,而方形铝壳电池是面对面相靠,相邻电池受热比达到1/2。“这也是为什么大圆柱电池成组时可以做到没有热蔓延,而方形铝壳很难做到”。

第四是形态的定与变。大圆柱电池因为壳体强度以及卷芯的结构,整个生命周期膨胀率非常小,即便膨胀也是向内膨胀而不是向外。对于大圆柱电池来说,电池在整个生命周期形态不变,保证阻抗不变。而方形铝壳电池在整个寿命周期一直膨胀,尤其在生命周期末尾,方形铝壳电池的膨胀肉眼可见,导致很难准确预测方形铝壳的寿命,而大圆柱电池则可以实现。

2、经济性:

①制造效率高。

在制造方面,大圆柱电池可达到300ppm的高速制造,这是很大的数字,因为对方形铝壳来说一般是10-20ppm这是由大圆柱本身的形状决定了卷绕工艺段,以及组装工艺段都可以进行连续高速不间断生产。大圆柱的整道制造工序只有10道,而软包和方形铝壳工序会多很多,所以生产效率更高。在线时间方面,大圆柱7天,方形和软包分别是10天和12天。虽然看起来只有5天的区别,但是对制造业来说,这5天非常重要,极大提高周转率、降低库存率。

②标准化。

与此同时,从整个产业链设计、设备、回收来看,因为圆柱电池本身30年的历史以及它极致的高速制造,圆柱在整个产业链很容易形成标准化。全球每年有1800亿个易拉罐被造出来,但是只有3个型号,这就是高度标准化的行业,也正因此易拉罐的成本能够降得非常低。桂客认为,圆柱电池也有同样的可能性,因为标准化的产业链,在链条上每个环节损耗都可以降到最低。

(今天也正好看到咨询公司发布的一篇报告: 方形电池不够标准化,尤其在pack装配端自动化程度低,影响了效率)

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