从“芯”出发,解读动力电池,电芯是个什么构造?
文/桃李
新能源电动汽车的火热带来的不仅是电动汽车销量的攀升,同时也让越来越多的消费者开始关注起电动汽车相关的一些问题,其中电动汽车的动力电池因为其重要性以及明显的短板受到了广泛关注,过去我们也曾给大家介绍过动力电池续航和安全性方面的问题,今天我们来说说动力电池的其它问题,并通过这个问题带大家进一步的了解动力电池的构造。
不知道大家有没有遇到过这样的情况:明明电池还没有达到使用寿命的极限,电动车的电量显示很多,但是在实际的使用中却突然掉电,甚至变为没电;或者电动车显示满电,但是行驶一段路程之后就突然没电了,但是充电时有显示满电。不少消费者在遇到这类情况时都会不知所措,可能觉得时电池损坏了,但是除了这种可能性之外,还有可能是由于“电池内部电芯之间的不平衡”导致的。
我们都知道,电池的应用是以多串多并的方式呈现,也就是一个电池内是由多个电芯组成,要电池整体的运行顺畅,必须多个电芯的一致性要好,否则运行时就会出现性能快速衰退现象,也就是上述的几种情况。电池组使用到一定期限时,会出现容量不足,性能衰减太快的现象,这一方面可能是电芯出了故障,另一方面可能是电芯一致性没控制好导致的。电池在充放电过程中,多个电芯之间必须保有一定的平衡性,才可以持续长久。
那么什么是电芯呢?电芯指单个含有正、负极的电化学电芯,一般不直接使用,可以说电芯是整个电池最核心的部分,整个可以完整出售的电池假如电芯部分制作完成,那基本上可以说完成了电池的90%以上。电芯主要是由正极材料、负极材料、电解质、隔膜等组成的,而根据正极材料的不同可以分为三元锂电池、磷酸铁锂电池等。
看到这而可能有的小伙伴会有点懵,之前我们讲电池时,其构造也是这样的,而且同样可以用正极材料进行分类,那电芯跟电池是一回事儿吗?严格意义上讲,它们并不是一回事儿。锂电池主要由两大块构成,电芯和保护板,保护板主要由保护芯片(或管理芯片)、MOS管、电阻、电容和PCB板等构成;电芯相当于锂电池的心脏,管理系统相当于锂电池的大脑,
虽然两者都是能将化学能转化成电能的装置,但是锂电池是锂电芯串并联再加上电芯保护板和外壳组成的供电设备,是成品,是能够真正被用户正常使用的装置。而锂电芯是半成品,不能直接使用,需要配合保护板才能使用。简单说两者就是能不能直接使用的区别。
关于电芯的制作过程,大致分为3个阶段:极片制备、电芯组装和化成检测。极片制备阶段主要是制备电芯的重要组成部分——极片,在这一阶段,电芯还没成型。经过了组装,电芯已具雏形,最后经过充放电,电池负极形成固态电解质界面(即SEI膜),完成化成检测,电芯才算是真正被激活。这个过程实际上还会涉及到许多的工艺,并非说起来这么简单的,这里就不详细说明了。
最后回到之前的问题,生产时用来做成电池组的电芯一致性若不好,在长时间使用后,这种差异会逐渐加大,导致电芯之间的不平衡,因此如何通过筛选匹配实现同一电池包中的电芯衰减趋势一致化,确保长期使用起来没有问题是我们需要关注的事情。
锂电池内部用的是什么样的电芯?拆一块来看看
锂电池的重要组成部分便是锂电池电芯,电芯是电池最基本的组成单元。所以,我们这次重点来讲一讲关于锂电池电芯的几个小知识。
首先,锂电池电芯有这几种分类方式,以包装的方式可以分为三类:钢壳电芯,铝壳电芯和铝塑膜软包电芯;
图片来源于网络
以内部的电解液不同可以分为两类:液态锂离子电芯(电解液是液态的)、聚合物锂离子电芯,电解液是固体或胶体聚合物,目前大部分采用聚合物胶体电解液;以结构不同来分类可以分为方形电芯和圆柱形电芯。
举个我们房车上常用的磷酸铁锂电池例子,磷酸铁锂电芯它有钢壳类的圆柱形电芯、有铝壳类的电芯,也有铝塑膜类的软包电芯,使用的电解液根据电芯外壳类型而定,钢壳和铝壳的电芯使用液态电解液,软包主要使用胶态或固态电解液,基本不使用液态电解液,所以,聚合物锂电芯一般就是指软包锂电芯。
图片来源于网络
拆开RENOGY的智能磷酸铁锂电池,可以看到它的内部使用的是软包电芯,为什么使用软包电芯,它有什么优势呢?
RENOGY如果新能源磷酸铁锂电池内部电芯构造
一、安全性能好,软包电芯采用铝塑膜包装,发生安全问题时,软包电芯一般会鼓包,而不像钢壳或铝壳电芯那样发生爆炸;
RENOGY如果新能源磷酸铁锂电池内部软包电芯
二、重量轻,软包电芯重量较同等容量的钢壳锂电芯轻40%,较铝壳锂电芯轻20%;
三、内阻小,软包电芯的内阻较小,可以极大地降低电池的自耗电;
四、循环性能好,软包电芯的循环寿命更长,100次循环衰减比铝壳少4%~7%;
五、厚度小,能做得更薄,软包电芯厚度可做到2.5mm以下,钢壳或铝壳厚度做到3.6mm以下时存在技术瓶颈;
RENOGY如果新能源磷酸铁锂电池内部电芯
六、容量大,同等规格的软包电芯实际容量比钢壳电芯实际容量多5-10%;
七、设计灵活,外形可变任意形状,可根据需求定制,开发新的电芯型号;
对于锂电池你是不是了解更多了呢?你还有什么问题,欢迎在文章下方留言告诉我们哦~
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