方形大单体铝壳锂电池有什么特性

方形锂电池，首要组成部件包含：顶盖，壳体，正极板、负极板、隔阂组成的叠片或许卷绕，绝缘件，安全组件等。其间，红圈中的两个是安全结构，NSD针刺安全设备；OSD过充保护设备。

方形电池基本结构

一个典型的方形锂电池，首要组成部件包含：顶盖，壳体，正极板、负极板、隔阂组成的叠片或许卷绕，绝缘件，安全组件等。其间，红圈中的两个是安全结构，NSD针刺安全设备；OSD过充保护设备。

针刺安全保护设备(NSD，NailSafetyDevice)。这是在卷芯的最外面加上了金属层，例如铜薄片。当针刺发生时，在针刺位置发生的部分大电流经过大面积的铜薄片迅速把单位面积的电流下降，这样能够防止针刺位置部分过热，缓减电池热失控发生。

过充安全保护设备(OSD，OverchargeSafetyDevice)，目前这个安全规划在许多电池上都能看到。一般是一个金属薄片，配合fuse运用，fuse能够规划到正极集流体上，过充时电池内部发生的压力使得OSD触发内部短路，发生瞬间大电流，然后使Fuse熔断，然后切断电池内部电流回路。

壳体一般为钢壳或许铝壳，跟着商场对能量密度的追求的驱动以及出产工艺的进步，铝壳逐渐成为主流。

方形电池特点

优点，方形电池封装可靠度高；体系能量效率高；相对重量轻，能量密度较高；结构较为简略，扩容相对方便，是当时经过提高单体容量来提高能量密度的重要选项；单体容量大，则体系构成相对简略，使得对单体的逐一监控成为可能；体系简略带来的别的一个好处是稳定性相对好。

缺陷，因为方形锂电池能够根据产品的尺度进行定制化出产，所以商场上有成千上万种类型，而正因为类型太多，工艺很难一致；出产自动化水平不高，单体差异性较大，在大规模运用中，存在体系寿数远低于单体寿数的问题。

说到这儿，不能不提一下2017年7月颁布，今年2月正式实施的国家引荐规范《GB/T34013-2017电动汽车用动力蓄电池产品规范尺度》，其间针对方形电池，给出了8个系列的尺度，如下图和下表所示。

个人觉得，对电芯规范尺度做出引导，短期也许没有特别显着的作用，乃至有人觉得这个时候给出指导定见，会束缚行业发展，而改变产品尺度，对电芯出产来说，还不仅仅是工装模具的问题，影响甚大。

但作为一个引荐规范，只要能够给筹备新出产能力和做产线调整的厂家一个倾向，长期来看，必定对规范尺度逐渐的向系列化方向发展有推动作用。而电芯和模块的一致性，是真实完成梯次运用的前提。至于技能道路在今后可能呈现跨过，其实并不影响没有呈现跨过之前向可见目标行进的尽力。

首要厂家

下面的两张表格，国内首要厂商信息都在这儿了。

国外的首要厂家三星SDI，正极资料首要选用NCA和NCM，方形铝壳。著名案例宝马i3。三星官网显现的方形电池单体。产品包含高能量的BEV(纯电动)60Ah、94Ah电池；PHEV(插电式混合电动车)26Ah、37Ah电池(26Ah会逐渐被37Ah替代)；HEV(混合电动车)5.2Ah、5.9Ah电池；高功率电池(4.0Ah、11Ah)，共4个系列。

典型方形电池模组

下图是三菱2011年的i-MiEV电池模块，PCB板收集cell的电压、温度，两头经过螺栓紧固。cell之间是最常见的busbar和螺栓连接方法。

接下来是2012MY丰田普瑞斯PHEV电池模块，选用线束（现在来看这种线束的收集方法，感觉在有些场合下是十分费事的，存在危险）来收集cell信息，也是选用螺栓的连接方法，不过增加了橙色的部分进行保护。

下面是2014MY群众捷达HEV的电池模块，经过旁边面的两根压条来紧固模块，端板外侧加上塑料盖板进行绝缘。

群众eGolf2015MY电池模块，端板的规划的功能比较丰富，减重的一起满意了结构强度需求，还达到了拼装时的需求，选用PCB板收集cell信息，模块两头只需要留出低压接头（现在选用这种方法的模块越来越多了）。

下图是奥迪2014年的一个PHEV2的模块规划概念图，匹配液冷板的规划，从爆破图能够看到上面看不到的一些内部结构。

宝马i3，运用三星SDI方形电芯。电池包共有8个模组组成，每个模组有12个电芯串联，共计96个电芯串联，183km续航版别运用94Ah电芯，如下图所示。（说明一下，下图不是现在传说中的那个最新版，网上撒播的视频显现最新版的pack箱体现已与前面版别不同。）铝焊接模组壳体，四角有安装过孔固定到pack箱体内，结构简略，有利于完成自动化制作。

方形电池把容量做大，相对圆柱电芯要容易，在提高容量的过程中，受到的约束比较少。但跟着单体体积的增加，也呈现了一些问题，比方旁边面鼓胀严峻，散热困难且不均匀性增大。

方形电池典型问题和应对

1）旁边面鼓胀问题

锂离子电池在充放电过程中电池的内部存在必定的压力(经验数据0.3～0.6MPa)，在相同的压力下，受力面积越大，电池壳壁的变形越严峻。引起电池胀大的重要原因：化成时构成SEI的过程中发生气体，电池内气压升高，因为方形电池平面结构耐压能力差，因而形成壳体变形；充电时电极资料晶格参数发生改变，形成电极胀大，电极胀大力作用于壳体，形成电池壳体变形；高温储存时，少数电液分解及因为温度效应气体压力增大，形成电池壳体变形。在以上三个原因中电极胀大而引起的壳体胀大是最首要原因。

方形电池的鼓胀问题是一个通病，特别是大容量方形锂离子电池更为严峻，电池鼓胀会形成电池的内阻增加、部分的电液干涸乃至壳体决裂，严峻地影响了电池的安全性及循环寿数。

张超等人给出的计划，运用小结构方式，加强壳体强度；优化摆放方法两个视点，处理方形电池鼓胀问题。

加强壳体强度，把本来的平面壳体规划成加强结构，并以向壳体内部镇压的方法，测验壳体加强结构规划的作用，按照固定方法的不同（固定长度方向和固定宽度方向），别离测验。能够显着观察到加强结构的作用。以宽度固定情形为例，在0.3Mpa压力下，有加强结构的变形量为3.2mm，而没有加强结构的壳体变形量达到4.1mm，变形量下降了20%以上。

宽度固定条件下镇压：

长度固定条件下镇压：

优化模组中电芯摆放方法，研究人员比照了两种摆放型式，如下图所示，变形量如下面表格所示。比照发现，摆放方法Ⅱ的厚度方向变形量显着小于摆放方法Ⅰ。

2）大型方形电池散热性能变差

跟着单体体积的增大，电池内部发热部分间隔壳体的间隔越来越长，传导的介质、界面越来越多，使得散热变得困难，并且在单体上，热量散布不均的问题越来越显着。

吴伟雄等人进行了一项研究，试验选用3.2V/12Ah的方形锂离子电池，其基数如表1所示。电池充放电设备为新威CT-3001W-50V120ANTF,测验过程中环境温度为31℃，散热方法为空气冷却，用温度巡检仪记录电池的温度改变。试验过程：

1)压充电，用12A电流给电池充电至充电截止电压3.65V止电流1.8A；

2)放置，充电后放置1小时以使电池稳定；

3)恒流放电，以不同的倍率放电至放电截止电压2V。其间，放电倍率别离按为1C、2C、3C、4C、5C、6C设定。

如下图所示，为不同放电倍率下电池表面的温度改变，能够看到，跟着倍率增加，温度也越来越高，各放电倍率对应的电池表面最高温度别离为38.1、48.3、56.7、64.4、72.2、76.9℃。3C倍率放电时，最高温度已超越50℃。6C时温度达到了76.9℃且超越50℃的时间为470s，占到了整个放电过程的三分之二，这关于电池安全继续工作非常晦气。

运用相变资料作为导热介质，附着在单体电芯表面，散热作用得到大幅度改进。

施加导热资料后的温升比照方下图所示：

别的，也有计划，将导热资料与水冷相结合，让水冷体系把导热资料吸收过来的热量传递到体系外部去，其方式如下图所示：

锂电池体系，关于防止热失控问题，最理想的就是能够直接检测到每一颗电芯的参数（最基本的温度，电压、电流等），这样的话，即使没有新式物美价廉功能好的新式传感器呈现，对热失控的预警和处置也都会成为可能。体系内电芯数量少，这应该是方形电池重要的竞争力之一。