Technické rozdiely a aplikácie hliníkových-prizmatických batérií a mäkkých{1}}prizmatických batérií

S rýchlym vývojom nového energetického vozidla, systému skladovania energie a trhov s priemyselným napájaním sa formy balenia lítium-iónových batérií neustále vyvíjajú. V súčasnosti sú hlavné prizmatické lítiové batérie na trhu rozdelené hlavne do dvoch kategórií: hliníkové-prizmatické batérie s puzdrom a mäkké-prizmatické batérie. Tieto dve technológie sa výrazne líšia v konštrukčnom návrhu, bezpečnostnom výkone, hustote energie, výrobných nákladoch a aplikačných scenároch. Pochopenie ich charakteristík má významnú referenčnú hodnotu pre návrh napájacích batérií, systémov skladovania energie a štruktúr batériových blokov.

 

 

 

Hliníkové-prizmatické batérie používajú hliník ako vonkajší plášť, ktorý vytvára stabilnú štruktúru pomocou laserového zvárania alebo procesu zapuzdrenia. Tieto produkty sú široko používané v nových energetických vozidlách, zariadeniach na skladovanie energie a priemyselných energetických systémoch. Ich jadrová štruktúra zvyčajne využíva riešenie hliníkového plášťa pre lítiové prizmatické články, čím sa dosahuje vysoká mechanická pevnosť a štrukturálna stabilita.

 

Prizmatické batérie s mäkkým -balením používajú ako vonkajší obalový materiál hliníkovú-plastovú kompozitnú fóliu, pričom vnútorné články sú zapuzdrené procesom tepelného-tesnenia. Vďaka väčšej flexibilite obalového materiálu je možné dosiahnuť flexibilnejšie veľkosti, ktoré ponúkajú určité výhody v oblasti odľahčenia.

 

 

 

Hliníkové-prizmatické batérie ponúkajú vysokú mechanickú ochranu za normálnych prevádzkových podmienok a účinne odolávajú vonkajším nárazom a kompresii. Preto sa široko používajú v hliníkových puzdrách pre automobilové batérie a veľkokapacitné{2}}systémy na skladovanie energie.

 

Keď sa vnútorný tlak zvýši v dôsledku nabíjania/vybíjania, zmien teploty alebo tvorby plynu, štruktúra hliníkového puzdra môže vykazovať miernu expanziu. V extrémnych podmienkach sa aktivuje bezpečnostný ventil, ktorý uvoľní vnútorný tlak, čím sa zníži riziko.

 

Naproti tomu vreckové batérie sa vďaka svojmu flexibilnému hliníkovému -plastovému zapuzdreniu zvyčajne vydutia, keď sa zvýši vnútorný tlak. Ich mechanizmus uvoľnenia tlaku je relatívne jemný, znižuje pravdepodobnosť prasknutia krytu, čím priťahuje pozornosť v niektorých aplikáciách spotrebnej elektroniky a ľahkých aplikácií.

 

 

Nízko{0}}teplotný výkon lítium{1}}iónových batérií je primárne ovplyvnený elektrolytom a materiálovým systémom, no určitý vplyv na výkon má aj spôsob balenia.

 

Tradičné prizmatické batérie s hliníkovým-krytom sa široko používajú v hliníkových obaloch pre riešenia lítiových batérií pre elektromobily, pričom si zachovávajú dobrú štrukturálnu stabilitu v prostredí s nízkou-teplotou. S klesajúcou teplotou sa však zvyšuje vnútorný odpor batérie, čo vedie k zníženiu vybíjacej kapacity-, čo je bežný problém, s ktorým sa stretávajú všetky tekuté lítiové batérie.

 

Vreckové batérie vďaka flexibilnejšej štruktúre umožňujú rôzne tvary a zlepšujú využitie kapacity v obmedzenom priestore, čo im dáva výhodu v aplikáciách s vysokou{0}}energiou-.

 

 

Pri rovnakých objemových podmienkach sú vreckové batérie vo všeobecnosti ľahšie ako batérie s hliníkovým{0}obalom, pretože ich obalové materiály sú ľahšie a obsahujú nižší podiel neaktívnych materiálov.

 

Zo štrukturálneho hľadiska, zatiaľ čo prizmatické batérie využívajúce hliníkové puzdrá batérie LFP zvyšujú hmotnosť plášťa, ponúkajú lepšiu mechanickú ochranu a spoľahlivosť systému, čím si zachovávajú dôležité postavenie v napájacích batériách a skladovaní energie.

 

Vreckové batérie môžu ďalej zlepšiť využitie objemu a gravimetrickú hustotu energie, čo ponúka výhody pre produkty uprednostňujúce rozsah a ľahký dizajn.

 

 

Súčasný priemyselný reťazec prizmatických batérií s hliníkovým-krytom je veľmi vyspelý a so súvisiacimi materiálmi, vybavením a procesmi dosahujú-rozsiahlu výrobu.

 

Napríklad puzdro batérie použité v hliníkovom puzdre pre lítiové batérie Powerwall má kompletný dodávateľský reťazec, čo má za následok relatívne nízke celkové výrobné náklady. Štruktúra hliníkového puzdra navyše uľahčuje automatizovanú výrobu a montáž balenia, čím zlepšuje konzistenciu výroby a spoľahlivosť produktu.

 

Batérie s mäkkým{0}}balením majú na druhej strane vyššie požiadavky na hliníkové-plastové materiály, procesy zapuzdrenia a výrobné prostredie, čo vedie k väčším výrobným ťažkostiam a nákladom na materiál. Preto sú ich celkové výrobné náklady zvyčajne vyššie ako náklady na riešenia s hliníkovým-krytom.

 

 

Hliníkové-prizmatické batérie majú nasledujúce vlastnosti:

Vysoká pevnosť zapuzdrenia a štrukturálna stabilita;
Veľká kapacita jednej bunky{0}}uľahčujúca integráciu systému;
Vyspelý dizajn tepelného manažmentu;
Jednoduchá štandardizácia výroby; Široko používaný v hliníkovom puzdre pre LiFePO4 batérie do auta a systémy na ukladanie energie.

 

Majú však aj určité obmedzenia:

Mnoho špecifikácií a modelov produktov;
Ťažkosti pri zjednocovaní štandardov automatizácie;
Nízka kompatibilita medzi rôznymi výrobcami.
Vyššia zložitosť konštrukcie batérie.

 

 

Medzi hlavné výhody mäkkých-batérií patria:

 

Nízka hmotnosť;
Vyššie využitie objemu;
Väčšia sloboda dizajnu;
Relatívne rovnomerné rozloženie tepla;
Vhodné pre ľahké dizajny produktov.

Ich obmedzenia sa prejavujú najmä v:

Slabšia vonkajšia ochrana;
Vyššia závislosť od štruktúry modulu;
Prísne požiadavky na prepravu a montáž;

Potreba prepracovanejšieho dizajnu mechanickej podpory-dlhodobého používania.

 

 

V posledných rokoch, s rýchlym rozvojom nových energetických vozidiel a odvetví skladovania energie, sa hranolové batérie postupne stali hlavným riešením na trhu.

 

V oblasti nových energetických vozidiel sú napájacie batériové systémy využívajúce hliníkové puzdro pre elektrický autobus EV LiFePO4 Battery Pack a hliníkové puzdro pre elektrický motor Car Lifepo4 Battery Pack široko používané vďaka ich spoľahlivej štruktúre a pohodlnej údržbe.

 

Na trhu s dvomi{0}}kolesovými vozidlami a ľahkými{1}}napájacími zariadeniami dopyt po hliníkových puzdrách na batérie pre elektrické bicykle a hliníkových puzdrách na produkty súvisiace s batériou pre lítium{2}}elektrické bicykle- neustále rastie, čo kladie vyššie požiadavky na odľahčenie a bezpečnosť batérie.

 

Medzitým trh skladovania energie tiež zažíva rýchly rast dopytu po konštrukčných komponentoch, ako sú hliníkové plášte pre články lítium-železofosfátových batérií, prizmatické články LFP a hliníkové plášte lítiových článkov.

 

 

 

Hliníkové-prizmatické batérie a puzdrové prizmatické batérie predstavujú dva rôzne smery vývoja. Hliníkové-štruktúry s krytom sa vďaka svojej vysokej mechanickej pevnosti, vyspelým výrobným procesom a vynikajúcej systémovej spoľahlivosti široko používajú v napájacích batériách a skladovaní energie.

 

Štruktúry vrecúšok sa na druhej strane spoliehajú na výhody nízkej hmotnosti a vysokej hustoty energie, pričom v niektorých scenároch špičkových{0}}aplikácií zaujímajú dôležitú pozíciu.

 

V budúcnosti, s neustálym pokrokom v technológii materiálov, konštrukčnom dizajne a výrobných procesoch, či už ide o hliníkové plášte lítiových článkov,hliníkové škrupiny lítium-železných článkovalebo nové technológie balenia batérií, to všetko povedie nový energetický priemysel k vyššej bezpečnosti, vyššej hustote energie a dlhšej životnosti.