锂电池里锂电池 一文搞清楚锂电池结构件

一文搞清楚锂电池结构件

一、电池结构件概述

电芯结构件为锂电池核心安全件，占电池五大原材料成本的 8%-11%。

（1）从广义上看，电池结构件包括了电芯顶盖、正负极软连接、电池软连接排、钢/铝外壳等，从狭义上看，锂电池结构件主要是指顶盖和壳体等。电池结构件可以起到传输能量、外观装饰、承载电解液、保护安全性等作用，还能根据应用领域不同，具备防腐蚀、抗震性、可连接性等特定功能。电池结构件在电池中发挥着重要作用，与锂电池的能量密度、密封性等性能具有极强的关联性。

（2）从产品形态来看，电池结构件大致分为方形电池结构件、圆柱形电池结构件、软包锂电池结构件等。其中，方形电池结构件为市面上的主流产品，市场占比为93.18%；其次为圆柱形电池结构件，市场占比为4.47%；软包电池结构件排名第三，市场占比为2.35%。

（3）得益于新能源汽车市场的迅速扩张，以及储能、消费电子等领域对锂电池需求的持续增长，全球锂电池结构件行业市场规模近年来呈现出显著的增长趋势。据数据，2022年全球锂电池结构件行业市场规模为422.5亿元，2023年达420.9亿元。随着技术的进步和市场的不断扩大，预计未来几年该行业将继续保持强劲的增长势头。中国作为全球最大的锂电池生产国，锂电池结构件市场规模占全球的70%以上，且近年来呈现出快速增长的态势。

二、电池结构件行业产业链

目前，我国锂电池结构件产业链已经基本形成。锂电池结构件行业产业链涉及多个环节，从原材料供应、加工制造到最终应用于各个领域，形成了完整的上下游发展体系。上游环节，锂电池结构件的主要原材料包括钢材、铝材、铜材、塑料以及特定的功能性材料。下游环节则是锂电池结构件的应用领域。随着新能源汽车、储能系统、消费电子等领域的快速发展，锂电池结构件的需求不断增加。

三、电池结构件类型、作用及生产技术

1、壳体：主要起固定+保护+密封+散热作用。 壳体是电芯内活性物质与外界全生命周期的屏 障，起到对内部电化学系统固定、全密封、散热等作用。根据金杨股份招股说明书，其 壳体产品按壳口、壳底不同设计，分为直通型壳口、变壁型壳口、扩口型壳口、普通型 壳底、防爆型壳底。

壳体生产难度集中在连续精密拉伸，壁垒在于模具&拉伸设备。 壳体的主要生产工艺包括原材料分切、精密连续拉深、切口、清洗、烘干、检测，其中精密连续拉伸过程需要保障壁厚的均匀性，防止出现断裂，相比常规一次冲压成型难度更大，其核心壁垒在于模具&拉伸设备。

2、盖板或盖帽：主要起连接+隔离+密封+防爆作用。 盖板主要具有以下作用：连接电池正极与外部 电路；隔离电池正极与负极；密封电池，防止电解液渗漏；保护电池，防止电池在滥用、 过充和短路情况下起火爆炸，或降低爆炸威力。盖板主要由钢帽、密封圈、防爆组件、极柱等组成：

密封圈： 绝缘+密封作用。位于盖板最外围，将组合盖帽内部金属件与电池钢壳隔离，起 到绝缘作用，防止电池内部短路；在电池封口后起到密封的作用。

钢帽： 保护+连接作用。位于盖板顶端，有较大强度，在受外力时不易变形，起到保护防 爆铝片的作用；也是电池之间 PACK 连接的部件。

防爆组件： 泄压作用。主要用于电池过载时的断电与释压，以防止电池内压过高而发生 爆炸。由隔离圈、防爆铝片和连接铝片组成：

（1）防爆铝片：位于盖板中部，是决定电路切断和释放临界压力的核心组件，在电池内压到达一定值时自动爆破泄压，从而保障电池的使用安全；

（2）连接铝片：位于盖板底部，通过激光焊接与防爆铝片连接，在电池处于危险状态时与防爆铝片断开连接；

（3）隔离圈：位于连接铝片与防爆铝片的连接处，起到隔离、绝缘作用。

盖板中重要部件主要有:

（1）防爆片:一般磷酸铁锂体系电池顶盖采用单个防爆阀设计，防爆阀开启压力一般为0.4~0.8MPa。当内部压强增大并超过防爆阀的开启压力时，防爆阀将从刻痕处破裂并开启进行泄压;

（2）翻转片:三元体系电池除了采用防爆阀外，还会叠加SSD翻转片组合设计形式，防爆阀开启压力和SSD翻转压力一般分别为0.75~1.05MPa.0.45~0.5MPa。当电池内部压强增大至SSD翻转压力时，翻转片向上顶起，快速切断电流;

（3）极柱:主要是起到电流导通作用。通常正极采用铝极柱，负极采用铜铝复合极柱

盖板：流程较壳体更复杂，环节良率累积及自动化线是关键。 生产工艺上，盖板生产流程较壳体复杂。盖板的主要生产工艺包括冲制&注塑、组件检验、涂胶、浸沥青、包边整形、点焊、组件装配、点焊、成品装配、检验入库，检测环节包括防爆压力测试、氦气密封性测试、内阻测试、电阻测试。生产流程中较难的环节为冲压、焊接部分，包括钢帽冲压、防爆铝片冲压、连接铝片冲压、密封圈冲压、隔离圈冲压、安装极柱时的摩擦焊接、组装时的激光焊接等。

3、电池模组链接片： 动力电池模块的连接片大多采用多层材料复合材料的方法，其中一层材料是连接件和极柱之间的连接层，以保证焊接性能。采用多层材料看加，保证连接片的导电性。连接板基板经过多层箔堆看后加工成型，可形成柔性区域，用于补偿动力电池芯部膨胀引起的位移，减小对低强度界面的影响。

动力电池模块的连接件一般为矩形、梯形、三角形、台形，连接面粘贴0.1厚的镀镍铜箔，焊接时表面在高温下容易氧化变色，并在不破坏产品表面涂层的情况下进行抛光清洗。这样的产品不仅解决了整体电镀的问题，还解决了电导率最大化的问题。铜镀镍连接片最好，其次纯镍连接片，可是价格偏贵，最后是镀镍钢连接片，镀镍钢连接片价格相对便宜，并容易焊接。

动力电池模组常用的汇流排有:镍片、铜铝复合汇流排、铜汇流排、总正总负汇流排、铝汇流排，铜软连接、铝软连接、铜箔软连接等。四、电池结构件主要供应商及市场竞争格局

国内企业竞争构成三大梯队。1）第一梯队：包括科达利，产品体系全覆盖，且在宁德时代、中创新航、欣旺达、亿纬锂能、LG 新能源（中国）、松下（中国）等占据领先的供应份额，拥有行业领先的技术工艺和产能；

2）第二梯队：包括震裕科技，其产品集中在方形，覆盖壳体、盖板，为宁德时代的主力供应商；

3）第三梯队：包括东山精密、金杨股份、斯莱克、中瑞股份、瑞德丰、中泽精密、长盈精密、领益智造、宁波方正、常铝股份、先惠技术等：除东山精密、常铝股份、中瑞股份、宁波方正外，其余各家均已进入宁德时代供应链；东山精密进入北美大客户自产大圆柱电池供应链；常铝股份的刀片电池结构件已进入比亚迪供应链；中瑞股份主要供应 LG 新能源小圆柱电池盖帽；宁波方正主要供应比克电池。

第三梯队企业在产品体系、客户、规模上较第一、第二梯队有所差距。海外的主要参与者韩国 Sangsin EDP、日本 Fuji Springs 各自以配套韩国、日本客户为主。另外，在上述的上市企业中，仅科达利、震裕科技、金杨股份、中瑞股份、斯莱克当前把结构件业务作为核心主营业务（收入占比 4 成以上），对于东山精密、长盈精密、领益智造、宁波方正、常铝股份、先惠技术，电池结构件非核心业务，其中东山精密、长盈精密、领益智造主营业务均为消费电子相关业务。

五、全球电池结构件市场需求及预测

预计 2026 年动力+储能+小动力电池结构件（本文结构件仅考虑这些主要下游市场） 市场空间近800亿元，24-26年CAGR 达30%。根据我们的测算，假设：（1）基于各国 新能源汽车的长期发展，我们假设 26 年全球新能源汽车销量2664 万辆，单车平均带电量52kWh，出货/装机比例115%，我们预测26年全球动力电池出货量为1598GWh，CAGR=23%；

（2）基于各国储能行业的持续增长，我们预测到 26 年全球储能电池出货量为 843GWh，CAGR=56%；（3）基于锂电在全球二轮车&平衡车、电动工具、OPE中的持续渗透，我们预测26年全球小动力电池（二轮车+电动工具）出货量 72GWh，CAGR=15%；（4）假设到25年动力电池中方形+圆柱占比为91%、储能电池中方形+圆柱占比为95%、小动力电池中方形+圆柱占比为90%；（5）假设24/25/26年电池结构件单 GWh 价值量分别为3502/3432/3363 万元。我们测算4/25/26年全球动力+储能+小动力锂电池结构件市场空间分别为 463/616/780亿元，CAGR达30%。

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锂电池析锂解析

锂电池作为现代电子设备的核心能源，其性能和安全性一直是研究的热点。本文将深入探讨锂电池析锂现象的定义、原因、影响以及如何通过电池管理系统（BMS）减少析锂现象，以为电池设计和使用提供参考。

一、锂电池析锂的定义

锂电池析锂是指在特定条件下，电池中的锂离子在负极表面析出形成金属锂的现象。这种现象通常发生在低温环境或电池重复充放电过程中，导致从正极脱嵌的锂离子无法正常嵌入负极，而是在负极表面沉积形成固态金属锂，即锂枝晶。

二、析锂的原因

析锂现象的发生是多因素共同作用的结果，主要包括以下几个方面：

1、 负极容量不足：当负极材料的容量不足以容纳从正极脱嵌的所有锂离子时，剩余的锂离子会在负极表面析出。

2、充电机制不当：低温充电、大倍率充电或过充电等不当的充电机制会导致负极无法及时嵌入锂离子，从而引发析锂。

3、嵌锂路径异常：电池内部结构设计不合理、隔膜褶皱、电芯变形等因素会影响锂离子的嵌入路径，导致析锂。

4、电解液浸润不良：电解液量不足或未能充分浸润极片，会阻碍锂离子的迁移路径，引发析锂。

5、 负极表面SEI膜异常：固态电解质界面（SEI）膜过厚或被破坏，会影响锂离子的嵌入，促使析锂现象的发生。

三、 解决析锂的方法

为了有效降低锂电池析锂的风险，提高电池的性能和安全性，可以采取以下策略：

1、 优化电池结构：设计合理的电池结构，如减小Overhang区域，使用多极耳设计，以及合理的N/P比值。

2、 控制电池充放电条件：通过控制电池的充放电电压、电流和温度，减缓析锂反应的发生。

3、改进电解液组成：添加锂盐、添加剂或共溶剂来优化电解液组成，抑制电解液分解和析锂反应。

4、改性负极材料：通过表面包覆、掺杂或合金化等方法来改性负极材料，提高其稳定性和抗析锂能力。

5、电池管理系统：实时监控和智能控制充放电过程，确保电池在安全条件下工作，避免过度充放，降低析锂风险。

四、锂电池析锂对电池寿命的影响

析锂现象会导致电池内部形成锂枝晶结构，可能穿透隔膜引起内部短路，引发热失控和安全事故。此外，析锂过程中锂离子数量的减少会导致电池容量衰减，缩短电池的使用寿命。

五、低温环境与锂电池析锂

低温环境下，电解液黏度增大、负极析出锂严重、电荷转移阻抗增大以及动力学条件变差等因素共同促进了锂电池中的锂析出现象，影响电池的即时性能和长期健康。

六、通过电池管理系统减少析锂现象

电池管理系统（BMS）可以通过以下方式有效减少析锂现象：

1、 实时监控和控制：实时监控电池参数，并根据数据调整充电策略。

2、优化充电曲线：识别电池充电曲线中的异常变化，提前预测和避免析锂现象。

3、 热管理：通过加热或冷却电池来控制工作温度，减少析锂风险。

4、均衡充电：实施均衡充电策略，确保电池组中每个单体电池均匀充电。

5、优化电池设计：通过材料科学的进步，优化电池的负极材料和结构设计。

6、 充电策略优化：调整充电速率和电流分布，避免局部电流密度过高，合理设置充电截止电压。

七、结论

锂电池析锂现象是影响电池性能和安全性的重要因素。通过深入理解析锂的原因，并采取有效的预防和控制措施，可以显著提高锂电池的性能和使用寿命。电池管理系统的智能化和优化设计是减少析锂现象的关键。

文章来源：锂电池技术知识平台

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