Обзор
В различных отраслях промышленности используются три основных формата литий-ионных элементов: цилиндрические
На первый взгляд — наглядное и краткое описание
Детальное сравнение
| Особенность | Цилиндрический | Призматический | Мешочек |
|---|---|---|---|
| Механическая форма | Жесткая металлическая банка (круглая) | Жесткая прямоугольная банка | Гибкий ламинированный пакет |
| Типичная плотность энергии (объемная) | Середина | Высокий | Высокий–самый высокий (зависит от дизайна) |
| Гравиметрическая плотность энергии | Хороший | Хороший | Лучший (легкий корпус) |
| Производство и стоимость | Низкая стоимость ячейки; развитое крупносерийное производство | Более высокая стоимость за ячейку; более сложная оснастка и сборка | Умеренная стоимость; требует тщательного содержания стаи |
| Управление тепловым режимом | Хороший радиальный путь тепла; легко охлаждается воздухом | Отвод тепла через большие поверхности — требуется тепловой расчет | Низкая внутренняя жесткость — необходимо проектировать охлаждение внутри упаковки |
| Механическая прочность | Отлично (крепкая банка) | Хорошо (жесткая банка) | Низкий — требуется защитный кожух |
| Риск отека | Низкий | Умеренный | Выше — сумка может разбухнуть при чрезмерном использовании |
| Гибкость дизайна | Ограниченные формы (сложенные/сгруппированные) | Умеренный (прямоугольные модули) | Высокая — очень гибкая форма и толщина |
| Типичные применения | Электроинструменты, ноутбуки, электромобили (некоторые), накопители энергии | Основные тяговые блоки электромобилей, ESS, промышленные | Смартфоны, дроны, некоторые электромобили, носимые устройства |
| Ремонт/Замена | Легко использовать и заменять | Умеренный — более тяжелые модули | Сложнее — ячейки мешочка требуют осторожного обращения |
В таблице обобщены типичные отраслевые закономерности. Конкретные конструкции ячеек и поставщики могут изменить эти обобщения.
Соображения производительности и инженерные соображения
Управление тепловым режимом
Цилиндрические элементы обеспечивают радиальный отвод тепла и часто легче охлаждаются с помощью каналов принудительной подачи воздуха или жидкости, расположенных между корпусами. Призматические и пакетные элементы используют охлаждение торцов и требуют использования термоинтерфейсов и пластин для распределения тепла. Для обеспечения высокой непрерывной мощности выберите формат, соответствующий вашей стратегии охлаждения.
Архитектура упаковки и технологичность
Цилиндрические ячейки высоко стандартизированы и подходят для автоматизированных сборочных линий, что снижает себестоимость единицы продукции при масштабировании. Призматические и пакетные ячейки часто требуют более специализированной оснастки и механических опор (рамок, нагревательных пластин, торцевых крышек), что увеличивает начальные NRE, но повышает объёмную эффективность.
Безопасность и жестокое обращение
Жёсткие банки (цилиндрические, призматические) обеспечивают механическую защиту и предсказуемую вентиляцию. Аккумуляторы в пакетах лёгкие, но могут разбухать и требуют механической защиты и вентиляции в конструкции упаковки. Всегда проверяйте аккумуляторы на предмет возможных непредвиденных ситуаций (перезарядка, короткое замыкание, попадание гвоздя, перегрев) независимо от типа аккумулятора.
Краткое руководство по выбору — что выбрать?
- вы отдаете приоритет проверенному, недорогому производству и механической прочности;
- ваша конструкция допускает немного меньшую объемную эффективность;
- вам нужен длительный срок службы со строгим контролем качества.
- вам нужна высокая объемная плотность энергии и прямоугольные пакеты (EV/ESS);
- вы можете инвестировать в тепловые пластины и механические корпуса;
- вы отдаете приоритет простоте интеграции модуля/пакета.
- решающее значение имеют вес и гибкость форм-фактора (дроны, носимые устройства);
- вы готовы спроектировать надежную механическую защиту и управлять рисками разбухания;
- вам нужна очень высокая гравиметрическая плотность энергии.
Практическое сравнение технических характеристик (типичные значения)
| Метрическая | Цилиндрический (например, 21700) | Призматический (ячейковый) | Мешочек (типичный) |
|---|---|---|---|
| Типичная вместимость | 3000–5000 мАч | 10–100+ Ач (размер ячейки варьируется) | 3000 мАч до 100+ Ач (сложенный чехол) |
| Номинальное напряжение | 3,6–3,7 В | 3,6–3,8 В | 3,6–3,8 В |
| Плотность энергии (Вт·ч/л) | ~400–600 | ~500–700 | ~520–750 |
| Типичная пиковая частота сердечных сокращений | 1–5С (зависит от ячейки) | 0,5–3С (зависит от конструкции) | 0,5–3С (варьируется) |
| Типичный срок службы (до 80%) | 500–2000 циклов | 1000–5000 циклов (в зависимости от химии, например, LFP) | 400–2000 циклов |
Цифры являются ориентировочными диапазонами — окончательная спецификация зависит от химии (LFP, NMC, NCA и т. д.), нагрузки на электроды и конструкции ячейки.
Советы по интеграции и производству от Huawen New Power
- Заранее определите приоритеты применения (энергия, мощность, стоимость) — это определяет выбор формата ячеек.
- Для проверки эффективности охлаждения необходимо провести тепловое моделирование на уровне пакета и провести тепловизионную съемку прототипа.
- Конструкция, обеспечивающая удобство обслуживания: модули со сменными блоками упрощают обслуживание в полевых условиях (обычно модульными являются призматические или цилиндрические модули).
- Для крупносерийного производства проверьте автоматизированные сборочные приспособления и испытательные приспособления — цилиндрические ячейки обычно позволяют ускорить линии.
- Настаивайте на наличии сертификатов UN38.3, IEC 62133 и любых других специфичных для рынка сертификатов еще на ранних этапах закупок.
Часто задаваемые вопросы
В — Какой формат обеспечивает самый длительный срок службы?
A — Срок службы зависит больше от химического состава и конструкции ячеек, чем от формата упаковки. LFP-элементы в призматической или пакетной упаковке могут прослужить дольше, чем элементы NMC с высоким содержанием никеля, даже если формат отличается.
В — Безопасны ли карманные элементы для тяговых комплектов электромобилей?
A — Да — многие производители электромобилей успешно используют пакетные элементы, но пакетные элементы требуют надежной механической защиты, терморегулирования и вентиляции для предотвращения разбухания и неправильного использования.
В — Можно ли смешивать форматы в одной линейке продуктов?
A — Смешивание форматов в одной упаковке (например, цилиндрическая упаковка и пакетная) крайне не рекомендуется из-за различий в отслеживании напряжения, температурных характеристиках и механическом креплении. Если использование разных форматов абсолютно необходимо для разных вариантов, убедитесь, что для каждого варианта предусмотрены отдельные проверенные спецификации материалов и обоснования безопасности.
Контакты и дальнейшие шаги
Если вы выбираете формат ячеек для продукта или проекта, компания Huawen New Power может оказать вам поддержку: провести технико-экономическое обоснование, разработать тепловые и механические компоненты аккумуляторных батарей, создать прототип и провести сертификационные испытания. Сообщите о своих ключевых ограничениях (габариты, энергопотребление, пиковая мощность, стандарты безопасности), и мы предложим оптимальный формат ячеек и архитектуру аккумуляторных батарей.
Свяжитесь с Huawen New Power или посетите www.huawennewpower.com
