Technické rozdíly a použití hliníkových-prizmatických baterií a měkkých-balíkových prizmatických baterií

S rychlým rozvojem nových energetických vozidel, systémů pro skladování energie a průmyslových zdrojů napájení se formy balení lithium-iontových baterií neustále vyvíjejí. V současné době se běžné prizmatické lithiové baterie na trhu dělí především do dvou kategorií: hliníkové-prizmatické baterie s pouzdrem a měkké-prizmatické baterie. Tyto dvě technologie se výrazně liší v konstrukčním návrhu, bezpečnostním výkonu, hustotě energie, výrobních nákladech a aplikačních scénářích. Pochopení jejich charakteristik má významnou referenční hodnotu pro návrh napájecích baterií, systémů pro skladování energie a struktur bateriových sad.

 

 

 

Hliníkové-prizmatické baterie používají hliník jako vnější plášť, který vytváří stabilní strukturu pomocí laserového svařování nebo zapouzdření. Tyto produkty jsou široce používány v nových energetických vozidlech, zařízeních pro skladování energie a průmyslových energetických systémech. Jejich jádrová struktura obvykle využívá řešení hliníkového pláště pro lithiové prizmatické články, čímž dosahuje vysoké mechanické pevnosti a strukturální stability.

 

Měkké-balení prizmatických baterií používá jako vnější obalový materiál hliníkovou-plastovou kompozitní fólii, přičemž vnitřní články jsou zapouzdřeny procesem tepelného-těsnění. Díky větší flexibilitě obalového materiálu lze dosáhnout pružnějších velikostních návrhů, které nabízejí určité výhody v oblasti odlehčení.

 

 

 

Hliníkové-prizmatické baterie nabízejí vysokou mechanickou ochranu za normálních provozních podmínek a účinně odolávají vnějším nárazům a stlačení. Proto jsou široce používány v hliníkových pouzdrech pro automobilové baterie a ve velkých-systémech pro ukládání energie.

 

Když se vnitřní tlak zvýší v důsledku nabíjení/vybíjení, teplotních změn nebo tvorby plynu, struktura hliníkového pouzdra může vykazovat mírnou expanzi. Za extrémních podmínek se aktivuje bezpečnostní ventil, který uvolní vnitřní tlak, čímž se sníží riziko.

 

Naproti tomu pouzdrové baterie se díky svému flexibilnímu hliníkovému-plastovému zapouzdření obvykle vyboulí, když se zvýší vnitřní tlak. Jejich mechanismus uvolnění tlaku je relativně jemný, snižuje pravděpodobnost prasknutí pouzdra, čímž přitahuje pozornost v některých aplikacích spotřební elektroniky a lehkých aplikací.

 

 

Nízko{0}}teplotní výkon lithium-iontových baterií je primárně ovlivněn elektrolytem a materiálovým systémem, ale určitý vliv na výkon má také způsob balení.

 

Tradiční prizmatické baterie s hliníkovým-krytem se široce používají v hliníkových pouzdrech pro řešení lithiových baterií pro elektromobily, které si zachovávají dobrou strukturální stabilitu v prostředí s nízkými-teplotami. S klesající teplotou se však zvyšuje vnitřní odpor baterie, což vede ke snížení vybíjecí kapacity-, což je běžný problém, kterému čelí všechny tekuté lithiové baterie.

 

Kapsové baterie díky své flexibilnější konstrukci umožňují různé tvary a zlepšují využití kapacity v omezeném prostoru, což jim dává výhodu v aplikacích s vysokou -energií-.

 

 

Za stejných objemových podmínek jsou pouzdrové baterie obecně lehčí než baterie s hliníkovým{0}obalem, protože jejich obalové materiály jsou lehčí a obsahují nižší podíl neaktivních materiálů.

 

Z konstrukčního hlediska platí, že zatímco prizmatické baterie využívající hliníková pouzdra baterií LFP zvyšují hmotnost pouzdra, nabízejí lepší mechanickou ochranu a spolehlivost systému, čímž si udržují důležitou pozici v napájecích bateriích a skladování energie.

 

Kapsové baterie mohou dále zlepšit využití objemu a gravimetrickou hustotu energie, což nabízí výhody pro produkty upřednostňující rozsah a lehkou konstrukci.

 

 

Současný průmyslový řetězec prizmatických baterií s hliníkovým pouzdrem je velmi vyspělý a související materiály, vybavení a procesy dosahují-výroby ve velkém.

 

Například pouzdro baterie použité v hliníkovém pouzdře pro Powerwall Lithium Battery Pack má kompletní dodavatelský řetězec, což má za následek relativně nízké celkové výrobní náklady. Struktura hliníkového pláště navíc usnadňuje automatizovanou výrobu a montáž balení, zlepšuje konzistenci výroby a spolehlivost produktu.

 

Na druhou stranu baterie s měkkým pouzdrem mají vyšší požadavky na hliníkové-plastové fólie, procesy zapouzdření a výrobní prostředí, což vede k větší obtížnosti výroby a nákladům na materiál. Jejich celkové výrobní náklady jsou proto obvykle vyšší než u řešení s hliníkovým-pouzdřem.

 

 

Hliníkové-prizmatické baterie mají následující vlastnosti:

Vysoká pevnost zapouzdření a strukturální stabilita;
Velká kapacita jedné buňky{0}} usnadňující integraci systému;
Vyspělý návrh tepelného managementu;
Snadná standardizace výroby; Široce se používá v hliníkovém pouzdře pro autobaterie LiFePO4 a systémy pro ukládání energie.

 

Mají však také určitá omezení:

Mnoho specifikací a modelů produktů;
Potíže se sjednocením standardů automatizace;
Nízká kompatibilita mezi různými výrobci.
Vyšší složitost konstrukce bateriového bloku.

 

 

Mezi hlavní výhody měkkých-baterií patří:

 

Nižší hmotnost;
Vyšší objemové využití;
Větší svoboda designu;
Relativně rovnoměrné rozložení tepla;
Vhodné pro lehké konstrukce výrobků.

Jejich omezení se projevují především v:

Slabší vnější ochrana;
Vyšší závislost na struktuře modulu;
Přísné požadavky na přepravu a montáž;

Při dlouhodobém{0}}používání je potřeba důmyslnější konstrukce mechanické podpory.

 

 

V posledních letech, s rychlým rozvojem nových energetických vozidel a odvětví skladování energie, se hranolové baterie postupně staly hlavním řešením na trhu.

 

V oblasti nových energetických vozidel jsou systémy baterií využívající hliníkové pouzdro pro elektrický autobus EV LiFePO4 Battery Pack a hliníkové pouzdro pro baterie Lifepo4 pro elektromobily široce používány díky jejich spolehlivé struktuře a pohodlné údržbě.

 

Na trhu dvou{0}}kolových vozidel a lehkých{1}}výkonů stále roste poptávka po hliníkových pouzdrech pro baterie pro elektrická kola a hliníkovém pouzdře pro produkty související s bateriemi pro elektrická kola-iontová-, což klade vyšší požadavky na lehkost a bezpečnost baterie.

 

Mezitím trh s ukládáním energie také zažívá rychlý růst poptávky po konstrukčních komponentech, jako jsou hliníkové pláště pro články lithium-železofosfátových baterií, prizmatické články LFP a hliníkové pláště lithiových článků.

 

 

 

Hliníkové-prizmatické baterie a pouzdrové prizmatické baterie představují dva různé směry vývoje. Hliníkové-konstrukce se svou vysokou mechanickou pevností, vyspělými výrobními procesy a vynikající spolehlivostí systému jsou široce používány v napájecích bateriích a skladování energie.

 

Na druhé straně sáčkové struktury spoléhají na svou nízkou hmotnost a vysokou energetickou hustotu a zaujímají důležitou pozici v některých scénářích špičkových{0}}aplikací.

 

V budoucnu, s neustálým pokrokem v technologii materiálů, konstrukčním návrhu a výrobních procesech, ať už jde o hliníkové obaly lithiových baterií,hliníkové skořepiny lithiových článkůnebo nové technologie balení baterií, to vše povede nový energetický průmysl k vyšší bezpečnosti, vyšší hustotě energie a delší životnosti.