Technische verschillen en toepassingen van aluminium-prismatische batterijen met behuizing en zachte-prismatische batterijen

Met de snelle ontwikkeling van de markten voor nieuwe energievoertuigen, energieopslagsystemen en industriële energievoorziening, evolueren de verpakkingsvormen van lithium-ionbatterijen voortdurend. Momenteel zijn de reguliere prismatische lithiumbatterijen op de markt hoofdzakelijk onderverdeeld in twee categorieën: prismatische batterijen met aluminium-behuizing en prismatische batterijen-zacht. Deze twee technologieën verschillen aanzienlijk wat betreft structureel ontwerp, veiligheidsprestaties, energiedichtheid, productiekosten en toepassingsscenario's. Het begrijpen van hun kenmerken is van belangrijke referentiewaarde voor het ontwerp van stroombatterijen, energieopslagsystemen en batterijpakketstructuren.

 

 

 

Prismatische batterijen met aluminium-behuizing gebruiken aluminium als buitenschaal en vormen een stabiele structuur door middel van laserlassen of inkapselingsprocessen. Deze producten worden veel gebruikt in nieuwe energievoertuigen, energieopslagapparatuur en industriële energiesystemen. Hun kernstructuur maakt doorgaans gebruik van een aluminium schaaloplossing voor lithiumprismatische cellen, waardoor een hoge mechanische sterkte en structurele stabiliteit wordt bereikt.

 

Prismatische batterijen met zachte-pack gebruiken een aluminium-kunststofcomposietfilm als buitenste verpakkingsmateriaal, waarbij de interne cellen zijn ingekapseld door middel van een hitte-afdichtingsproces. Dankzij de grotere flexibiliteit van het verpakkingsmateriaal kunnen flexibelere maatontwerpen worden bereikt, wat bepaalde voordelen biedt op het gebied van lichtgewicht.

 

 

 

Prismatische batterijen met aluminium-behuizing bieden hoge mechanische bescherming onder normale bedrijfsomstandigheden en zijn effectief bestand tegen externe schokken en compressie. Daarom worden ze veel gebruikt in aluminium behuizingen voor autobatterijen en grootschalige energieopslagsystemen.

 

Wanneer de interne druk toeneemt als gevolg van laden/ontladen, temperatuurveranderingen of gasontwikkeling, kan de aluminium behuizingsstructuur een lichte uitzetting vertonen. Onder extreme omstandigheden wordt een veiligheidsklep geactiveerd om de interne druk te laten ontsnappen, waardoor het risico wordt verminderd.

 

Zakbatterijen daarentegen zwellen, vanwege hun flexibele aluminium-plastic folie-inkapseling, doorgaans uit wanneer de interne druk toeneemt. Hun drukontlastingsmechanisme is relatief zacht, waardoor de kans op breuk van de behuizing wordt verkleind, waardoor de aandacht wordt getrokken in sommige consumentenelektronica en lichtgewichttoepassingen.

 

 

De prestaties bij lage- temperaturen van lithium--ionbatterijen worden voornamelijk beïnvloed door het elektrolyt- en materiaalsysteem, maar de verpakkingsmethode heeft ook een zekere invloed op de prestaties.

 

Traditionele prismatische batterijen met aluminium-behuizing worden veel gebruikt in aluminium behuizingen voor EV-lithiumbatterijoplossingen, waardoor een goede structurele stabiliteit wordt gehandhaafd in omgevingen met lage- temperaturen. Naarmate de temperatuur echter daalt, neemt de interne weerstand van de batterij toe, wat leidt tot een vermindering van de ontladingscapaciteit-een veelvoorkomend probleem waarmee alle vloeibare lithiumbatterijen te maken hebben.

 

Dankzij hun flexibelere structurele ontwerp zijn buidelbatterijen verschillende vormontwerpen mogelijk en verbeteren ze de capaciteitsbenutting binnen een beperkte ruimte, waardoor ze een voordeel hebben bij toepassingen met een hoge-energie-dichtheid.

 

 

Onder omstandigheden van hetzelfde volume zijn zakbatterijen over het algemeen lichter dan batterijen met een aluminium-behuizing, omdat hun verpakkingsmateriaal lichter is en een lager aandeel inactieve materialen bevat.

 

Vanuit structureel perspectief verhogen prismatische batterijen met aluminium LFP-batterijbehuizingen het gewicht van de behuizing, maar bieden ze betere mechanische bescherming en systeembetrouwbaarheid, waardoor ze een belangrijke positie behouden op het gebied van stroombatterijen en energieopslag.

 

Zakbatterijen kunnen het volumegebruik en de gravimetrische energiedichtheid verder verbeteren, wat voordelen biedt voor producten die prioriteit geven aan bereik en lichtgewicht ontwerp.

 

 

De huidige keten van prismatische batterijen met aluminium-behuizing is zeer volwassen, met aanverwante materialen, apparatuur en processen die productie op grote- schaal mogelijk maken.

 

De batterijbehuizing die wordt gebruikt in de aluminium behuizing voor Powerwall-lithiumbatterijpakketten heeft bijvoorbeeld een volledige toeleveringsketen, wat resulteert in relatief lage totale productiekosten. Bovendien vergemakkelijkt de aluminium behuizingsstructuur de geautomatiseerde productie en verpakkingsassemblage, waardoor de productieconsistentie en productbetrouwbaarheid worden verbeterd.

 

Soft{0}}batterijen stellen daarentegen hogere eisen aan aluminium-plastic filmmaterialen, inkapselingsprocessen en productieomgevingen, wat leidt tot grotere productieproblemen en materiaalkosten. Daarom zijn hun totale productiekosten doorgaans hoger dan die van oplossingen met aluminium- behuizing.

 

 

Prismatische batterijen met aluminium-behuizing hebben de volgende kenmerken:

Hoge inkapselingssterkte en structurele stabiliteit;
Grote eencellige-capaciteit, waardoor systeemintegratie wordt vergemakkelijkt;
Volwassen thermisch beheerontwerp;
Eenvoudig te standaardiseren van de productie; Op grote schaal gebruikt in aluminium behuizingen voor auto LiFePO4-batterijpakketten en energieopslagsystemen.

 

Ze hebben echter ook bepaalde beperkingen:

Veel productspecificaties en modellen;
Moeilijkheden bij het verenigen van automatiseringsstandaarden;
Lage compatibiliteit tussen verschillende fabrikanten.
Hogere complexiteit in het ontwerp van batterijpakketten.

 

 

De belangrijkste voordelen van zachte-batterijen zijn onder meer:

 

Lichter gewicht;
Hoger volumegebruik;
Grotere ontwerpvrijheid;
Relatief uniforme warmteverdeling;
Geschikt voor lichtgewicht productontwerpen.

Hun beperkingen komen vooral tot uiting in:

Zwakkere externe bescherming;
Grotere afhankelijkheid van modulestructuur;
Strenge transport- en montagevereisten;

Behoefte aan een geavanceerder mechanisch ondersteuningsontwerp tijdens langdurig gebruik-.

 

 

De afgelopen jaren zijn prismabatterijen, met de snelle ontwikkeling van nieuwe energievoertuigen en energieopslagindustrieën, geleidelijk de mainstream-oplossing op de markt geworden.

 

Op het gebied van nieuwe energievoertuigen worden krachtige batterijsystemen die gebruik maken van een aluminium behuizing voor het LiFePO4-batterijpakket van de EV-elektrische bus en het aluminium behuizing voor het Lifepo4-batterijpakket van een elektrische auto veel gebruikt vanwege hun betrouwbare structuur en gemakkelijk onderhoud.

 

Op de markt voor twee-voertuigen en lichte- energie, blijft de vraag naar aluminium behuizingen voor accu's voor elektrische fietsen en aluminium behuizingen voor Li- ion accu's voor elektrische fietsen--gerelateerde producten groeien, waardoor hogere eisen worden gesteld aan het lichtgewicht en de veiligheid van de accu.

 

Ondertussen ervaart de markt voor energieopslag ook een snelle groei van de vraag naar structurele componenten zoals aluminium omhulsels voor lithium-ijzerfosfaatbatterijcellen, LFP-prismatische cellen en aluminium omhulsels van lithiumcellen.

 

 

 

Prismatische batterijen met aluminium-behuizing en prismatische batterijen in zakformaat vertegenwoordigen twee verschillende ontwikkelingsrichtingen. Structuren met een aluminium- behuizing, met hun hoge mechanische sterkte, geavanceerde productieprocessen en uitstekende systeembetrouwbaarheid, worden veel gebruikt in stroombatterijen en energieopslag.

 

Buidelstructuren vertrouwen daarentegen op hun lichtgewicht en hoge energiedichtheidsvoordelen en nemen een belangrijke positie in in sommige hoogwaardige toepassingsscenario's.

 

In de toekomst, met voortdurende vooruitgang op het gebied van materiaaltechnologie, structureel ontwerp en productieprocessen, of het nu gaat om aluminium behuizingen van lithiumbatterijen,aluminium schalen met lithium-ijzercellenof nieuwe batterijverpakkingstechnologieën zullen de nieuwe energie-industrie allemaal naar een hogere veiligheid, een hogere energiedichtheid en een langere levensduur drijven.