18650圆柱形锂离子电芯的优缺点是什么?

对于使用18650电池作为新能源电动汽车电池的技术路线,每个人都可以首先将注意力转向特斯拉。当特斯拉开发电动汽车电池时,它测试了多种类型的电池,并最终专注于18650电池。那么18650电池的优缺点是什么?

首先,简要介绍18650圆柱形锂离子电池:

18650是指电池的形状。这是索尼为节省成本而设置的标准电池型号。 18表示直径为18mm,65表示长度为65mm,0表示为圆柱形。

18650电池最初是指镍氢电池和锂离子电池。由于镍氢电池现在已被减少使用,因此现在它们大多被称为锂离子电池。 18650锂离子电池的单节电池的标称电压通常为3. 6V或3. 7V;最小放电终止电压一般为2. 5〜2. 75V。普通容量为1200〜3300mAh。

1、关于一致性

18650电池是最成熟,最稳定的锂离子电池,已广泛用于电子产品中。多年来,日本制造商在18650电池的生产过程中积累了很多经验,因此所生产的18650电池的一致性和安全性已达到很高的水平。

相比之下,堆叠式锂离子电池还远远没有成熟。常见的是方形电池,软包装电池,甚至接线片的尺寸,大小和位置也不统一。电池制造商拥有的生产技术不能满足条件,其中大多数是由人控制的,并且电池的一致性不能达到18650电池的水平。如果电池的一致性不能满足要求,则对大量并联的电池组和电池组的管理将无法使每个电池发挥更好的性能,而18650电池可以解决此问题。

总而言之,18650电池的电池容量很小,所需的电池数量会很多(S型为7104),但是一致性非常好;可以使叠层电池的容量更大(20Ah〜60Ah),可以减少单体数量,但是稠度差。相反小野电子烟,在此阶段,难以与电池供应商一起投入大量的人力和物力来改善层压电池的生产工艺。因此,在开发Roadster和Model S时,特斯拉唯一的选择是从市场购买买电池并开发自己的电池系统。相反,开发具有良好一致性的可管理6000多个电池的电池系统的技术难度小于开发具有200多个一致性差的电池的电池系统的技术难度。即使增加单节电池的数量,如果这些电池的性能可靠,则也更易于管理。微信公众号:深圳 LED商会

与另一款更成功的纯电动汽车Nissan的LEAF相比,它使用了层压锂离子电池。这是因为日产与NEC合作了很多年,并且积累了很多电池技术,并且在质量控制方面具有相当的技能。 LEAF的电池来自日产与NEC的合资企业AESC。

2、关于散热能力

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该层压电池具有薄的厚度,大的表面以及良好的散热和散热能力。因此,日产LEAF大胆采用了被动式热管理系统(实际上,它没有进行管理),并且热量通过空气的自然对流被带走。 LEAF从一个单电池变为一个由两个并联且两串的四个单电池组成的电池模块,再到由48个串联的电池模块组成的电池组,而没有任何风扇,冷却剂管道和其他热管理系统。

另一方面,看看特斯拉,18650电池相对较小,并且在正常充电和放电过程中单电池内部的温差不会太大。但是,超过6000个单电池的温度差也应保持在不超过5℃的范围内,这是非常困难的事情。但是特斯拉做到了,它是怎么做到的?与其他电动汽车相比,特斯拉的电池管理系统(BMS)有什么优势?

如上图所示,这些管道是冷却液的流动通道,并且这些流动通道均匀地分布在电池模块的中间,因此每个电池单元都可以与水管良好接触,因此每个电池在冷却后都会被带走。热量几乎相同,并且温差可以有效地控制在很小的范围内。

总而言之,由于使用小容量18650电池,特斯拉热管理系统的复杂性大大增加了。换句话说,如果仅考虑散热能力,则使用小容量18650电池不是最佳选择。

3、关于能量密度

说到能量密度深圳18650电芯电子烟批发,我们需要区分单个电池的能量密度和电池组的能量密度。

就单电池的能量密度而言,18650电池高于层压锂离子电池。日产LEAF使用的33Ah锂离子电池的能量密度为157Wh / kg,GM Volt使用的叠层电池的能量密度约为150Wh / kg,Roadster使用的18650电池的能量密度约为211Wh /公斤。

但是,18650电池管理系统更加复杂,并且额外的重量会使电池组的能量密度大大低于单个电池的能量密度。 Roadster电池组的重量为450kg,能量密度为118Wh / kg,而LEAF电池组的重量为225kg,能量密度为107Wh / kg。就电池组而言,两者的能量密度是可比的。

4、 21700电池诞生了

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目前广泛使用的18650电池已有多年的发展历史。尽管与其他类型的电池相比,该技术已经相对成熟,但是它仍然面临诸如发热量高,分组复杂以及无法实现快速充电等问题。在这种情况下,诞生了21700个圆柱三元电池。 2017年1月,由特斯拉和松下联合开发的新型21700电池开始量产,并强调这是目前可量产的电池中能量密度最高,成本最低的电池。微信公众号:深圳 LED商会

电池21700是圆柱形电池的型号,21表示圆柱形电池的外径为21mm; 70表示圆柱形电池的长度为70mm。 21700是为了满足电动汽车更长的行驶里程和提高对汽车电池空间的有效利用而开发的新模型。与普通的18650圆柱形锂电池相比,其21700的容量可以比相同材料的容量高35%以上。

21700的四个优点:

1、电池电量增加了35%。以特斯拉生产的21700电池为例,从18650型切换到21700型后,电池容量可以达到3〜4. 8Ah深圳18650电芯电子烟批发电子烟专卖,大幅增长35%。

2、电池系统的能量密度增加了约20%。根据特斯拉发布的数据,早期使用的18650电池系统的能量密度约为250Wh / kg。后来,由它生产的21700电池系统的能量密度约为300Wh / kg。 21700电池的体积能量密度高于原始的18650。接近20%。

3、该系统的成本预计将降低约9%。根据特斯拉发布的电池价格信息分析,21700电池的动力锂电池系统的价格为170美元/瓦时,而18650电池系统的价格为185美元/瓦时。在Model 3上使用21700电池后,仅电池系统的成本就可以降低约9%。

4、该系统的重量预计将减少约10%。 21700的总体积大于18650。随着单体容量的增加,单体的能量密度更高,因此在相同能量下所需的电池单体数量可以减少约1/3,这将减少系统管理难度大,减少了电池数量。袋中使用的金属结构部件和电气附件的数量进一步减轻了电池的重量。三星SDI更换为新的21700电池组后,发现与当前电池相比,系统的重量减少了10%。

与18650相比,18650电池保持了高可靠性和稳定性,并且21700电池的性能得到了极大的提高。此外,与其他型号的电池相比,21700在电池原料选择,生产过程和技术过程方面类似于更成熟的18650电池。因此,大多数18650和21700生产线都是兼容的,并且一些公司拥有更安全的方法在生产线上做文章,并使生产线更接近21700和18650的兼容性。

追求动力电池高比能量已成为不可逆转的趋势,许多电池公司已开始将注意力转向21700电池的布局。一些公司的生产线是从国外进口的,但是组装是自己完成的,因此您可以投入更少的成本,实现从18650到21700的转换。

5、电动汽车电池能量密度的重要性

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这似乎就像在讨论心脏跳动对人体的重要性。纯电动汽车或更标准的电池驱动汽车的性能,续航里程和可靠性取决于其电池。袋子中的电池数量和单个电池的能量密度。这更容易理解:总功率=电池数量×单个电池的能量密度。

现代汽车的结构设计实际上非常严格。电池组空间不足。大多数模型都集中在机舱地板下。当然,这也是出于安全和空间考虑。

因此,电池数量已被限制在一定范围内,并且不能显着增加。如果要提高电池组的性能,则只能对能量密度大惊小怪。

6、关于安全性

由于层压锂离子电池通常以铝塑膜包装,因此铝塑膜薄且机械强度差。在诸如汽车碰撞的极端情况下,铝塑膜容易破裂并导致安全事故。这就是为什么日产必须在由四个电池组成的电池模块外部添加铝制外壳。

18650电池通常是钢制外壳,具有更好的安全性,并且前一篇文章还提到随着18650电池生产技术的不断改进,安全性也在不断提高。特斯拉还为18650电池可能发生的安全事故做出了很多努力。如果单个电池有异常情况(例如温度过高),则根据异常情况的严重性,电池所在的模块将断开电路连接,以防止事故蔓延。由于单体的容量小,只要不扩散,事故的严重程度就会降低。

7、关于费用

18650锂离子电池具有容量大,寿命长,安全性能高等特点,因其体积小,重量轻,使用方便而受到消费者的青睐。随着人们对18650电池技术研究的不断深入,电池的一致性和稳定性已达到很高的标准。作为最早的锂离子电池,18650电池也是世界上最成熟,最稳定的电池,在其应用领域仍处于领先地位。

特斯拉使用18650电池,可使用日本 Panasonic等制造商的先前生产线生产。在用于消费电子产品的18650电池竞争日益激烈的背景下,松下和其他制造商已与特斯拉合作升级产品,并使用原始生产线改善了动力电池的生产。工业生产具有规模效应。当生产规模达到一个数量级时,成本将大大降低。新能源汽车需要数千个18650电池烟弹电子烟,因此单体的购买成本是可控的。

8、摘要

可以说,现阶段最好的选择是使用18650电池作为新能源电动汽车的动力源。随着电池技术的成熟,新能源电动汽车中可能会使用更多的新电池。

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