方形锂电池 从安全防护角度看方形锂电池与圆形锂电池的区别

小编 2025-02-24 锂离子电池 23 0

从安全防护角度看方形锂电池与圆形锂电池的区别

一、结构特点导致的散热性差异:

方形锂电池:其外壳广泛采用铝合金及不锈钢等高效导热材料制成,这一设计显著扩大了散热表面积。得益于其平坦的外观,热量能够均匀且高效地分布在整个电池表面,有效促进了热量的对外传递与释放。这样的设计不仅减缓了电池在充放电过程中因内部热量累积而引起的温升速度,还大大降低了因高温引发的安全隐患,确保了电池的稳定运行。

圆形锂电池:其圆柱形的结构形态在优化空间利用的同时,也带来了一定的散热挑战。由于直径相对较小而高度较大,电池的散热面积相对受限,导致热量容易在电池的中心区域集中。这一特点意味着,当电池内部出现异常情况时,积聚的热量可能难以及时且充分地散发到外部环境中,从而增加了热失控的风险,对电池的安全性能构成了潜在威胁。

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二、保护机制的不同:

方形锂电池:在温度管理方面,方形锂电池设计了一套智能保护机制。当电池温度异常上升时,该机制会迅速响应,使电池内部电路呈现高阻状态,有效遏制充放电电流的流动,从而避免电池因过热而受损或引发安全隐患。更进一步,许多方形锂电池还集成了先进的电池管理系统(BMS),这一系统如同电池的大脑,能够实时监控电池的各项状态参数,如电压、电流、温度等,并根据这些数据精准调整电池的工作状态,确保电池在安全范围内运行。

圆形锂电池:圆形锂电池同样配备了多重安全防护机制,以增强其可靠性。在电池芯内部,通常会设置PPTC(自恢复保险丝)作为过温度及过电流的保护屏障。一旦电池芯温度异常升高或电流超过安全阈值,PPTC会立即转变为高阻状态,切断电池芯的充放电回路,有效防止电池因过热或短路而引发火灾或爆炸。此外,部分圆形锂电池还额外配备了CID(电流中断装置)或其他创新的安全元件,这些元件能在电池面临安全风险时迅速响应,通过内部产生气体等方式实现电池的自动泄压,进一步降低事故发生的可能性。

三、在车辆安全保护层面的一致性:

尽管方形锂电池与圆形锂电池在物理结构和安全保护的具体实现上各有千秋,但在应用于车辆时,从总体安全防护的角度来看,两者之间的区别并不明显。核心原因在于,无论电池形状如何,它们的基本构成元素——正极、负极、隔膜及电解液——是共通的,且都面临着由外部冲击(如撞击、穿刺)以及内部因素(如散热效率、性能衰减)所带来的安全挑战。因此,在车辆安全设计策略上,针对这两种电池类型的防护手段往往趋同,比如广泛采用电池管理系统(BMS)来持续监测电池状态,以及在电池包周围设置保护性缓冲结构以增强抗冲击能力,从而确保电池在复杂多变的运行环境中保持安全稳定。

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四、其他影响因素:

在审视方形锂电池与圆形锂电池的安全性时,我们必须意识到,形状只是众多影响因素中的一个方面。更为关键的是,电池的安全性能还深受其材料纯度的高低、生产工艺的精细程度以及后续的使用与维护方式等多种复杂因素的共同制约。因此,在进行安全性评估时,我们应当采取全面而综合的视角,将这些多样化的因素纳入考量范畴,以确保对电池安全性能的评估既准确又全面。

总结而言,方形锂电池与圆形锂电池在安全防护领域的差异,其核心聚焦于散热效率、具体的保护策略设计,以及可能针对车辆应用所采取的额外防护措施上。然而,从更宏观的安全防护视角出发,两者在保障电池安全性的根本目标上并无二致,均致力于通过综合手段来降低潜在风险,确保电池在各种工况下的稳定运行。因此,尽管存在具体实现上的差异,但两者在安全防护层面并未展现出本质性的不同。

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方形、软包和圆柱三种主流锂电池谁更备受市场青睐?

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众所周知,随着新能源市场需求的打开,动力电池市场需求正在不断增加,相关动力电池企业也不断加速“抢食”锂电这块市场。在激烈的市场竞争下,市场逐渐形成了方形、软包、圆柱“三足鼎立”的局面。

圆柱、方形、软包三种动力锂电池的内部构成要素其实区别不大,都是锂电池,核心差异在于圆柱和方形电池主要采用金属材料作为外壳,而软包锂电池采用铝塑膜作为封装外壳。

方形

方形电池有采用卷绕和叠片两种不同的工艺。方形的优势在于其结构非常简单,不像圆柱电池采用强度较高的不锈钢作为壳体及具有防爆安全阀的等附件,所以整体附件重量要轻,能量密度较大。

另外,方形电池还有内阻小、循环寿命长、封装可靠度高、耐受性好等优势,在国内市场占据了一定份额。

目前,市面上做方形的企业有宁德时代、比亚迪、国轩动力、亿纬锂能、力神、中航锂电、迈科新能源、中天科技、力信能源、南都电源、哈尔滨光宇、骆驼电池等。

软包

不同于主要使用不锈钢外壳或铝制外壳的方形电池和圆柱电池,软包电池则因为采用了叠加的制造方式,所以追求的是更加纤薄的体积,在同容量密度下重量也是最轻的。

另外,软包还具有尺寸变化灵活、比能量高、重量轻、内阻小、循环次数多、不易爆 炸等优点。值得一提的是,在能量密度越大的情况下,软包的优势将会更加凸显。而这也是其决胜市场的“利器”之一。

但在通往软包电池的技术之路上,仍有很多现实问题。首先是铝塑膜技术成本高、国产技术水平有限,尤其是在叠片技术工艺上的把控,要求要比卷绕要求更高,品控问题会直接影响电池寿命以及安全问题。

目前目前中国生产软包电池的企业有多氟多、中航锂电、万向、中信国安、微宏动力等。

值得一提的是上汽通用五菱、吉利、长城、众泰、知豆、江铃、长安、昌河、陕汽通家等乘用车企,以及宇通、福田、中通、南京金龙、东风、湖北新楚风、湖南中车时代、奇瑞商用车、安凯、厦门金龙、申龙、江铃控股、青岛一汽等商用车企,都开始采用软包动力电池。

圆柱

圆柱电池具有很多优点,如循环性能优越、可快速充放电、输出功率大、生产工艺成熟,产品良率高等。而这些也是其区别于方形和软包的“法宝。” 但同时缺点也十分明显,包括圆柱外形导致的空间利用率低、径向导热差导致的温度分布问题等。

目前市场上做圆柱的企业包括苏州安靠、比克电池、力神、国轩高科、珠海银隆、远东福斯特、智航新能源、上海德朗能、东莞振华、亿纬锂能和天鹏电源等。

简单总结:

圆柱形电池 ,因为其工艺成熟,再加上受到特斯拉青睐,一直备受关注;

方形电池 ,因为其安全性好,也是主流的技术路线之一;

软包电池的发展 ,得益于消费类电子往体积小,轻薄化发展的趋势。

根据相关数据显示,2019年一季度国内动力电池总装机量为12.32GWh,其中方形电池装机量10.11GWh,同比增长205%,软包电池装机量1.2GWh,同比增长200%,圆柱电池装机量1.01GWh,同比增长44%。

综合来看,方形、软包、圆柱电池各有优势,市场需求量日益增加,在一段时期内仍会保持“三足鼎立”的局面。

虽然目前市场上的主流仍以方形为主,不过从以上数据分析来看,软包的市场增量非常明显。从全球市场和技术特征来看,下一代动力电池商业化之前,方形、软包和圆柱电池将并存于电动汽车市场。

全固态电池技术成熟后,软包电池的优势会进一步显现软包电池在新能源汽车市场的渗透率将会不断提升,未来软包锂电池会在各类型电池中占比有望突破50%,不过,这将会是一段漫长的过程。

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