パウチ電池の優位性、トレンドとチャンス

Mike Lam

Nov 29, 2019 – 8 min read

小型の円筒形セルは、ラップトップや医療機器などの携帯技術で一般的に使用されています。 1495>

角型セル

角型リチウム電池の主な利点は、薄いプロファイル、スペースの有効活用にあります。当然のことながら、角形リチウム電池は、携帯電話やタブレット、その他の軽量電子機器によく見られます。

スペース効率によって角形リチウム電池は非常に魅力的ですが、いくつかの欠点も存在します。角型セルは設計と製造にコストがかかり、その結果、消費者にとってはより高価なものとなっています。また、熱処理がうまくいかないので、すぐに死んでしまうし、高圧力下での変形に比較的敏感である。

パウチセル

1995年、リチウムポリマーはパウチセルという根本的に新しい設計で電池界を驚かせた。金属筐体をなくすことで軽量化も図れますが、その分電池収納部での支持も必要です。

ソフトパック電池はアルミプラスチックフィルムでパッケージングされています。安全上の問題が発生した場合、ソフトパック電池は一般的に膨らみますが、スチールケースやアルミケースのように爆発することはありません。

シェルやアルミシェル電池が爆発する;重量が軽い、ソフトパック電池の重量は、シェルリチウム電池の同等の容量よりも40％軽く、アルミシェルリチウム電池よりも20％軽い、内部抵抗が小さい、ソフトパック電池の内部抵抗は軽い電池が小さい、これは電池の自己消費量を大幅に削減することができる。サイクル性能は良好で、ソフトパック電池のサイクル寿命は延長され、100サイクルの減衰はアルミシェルより4%~7%少ないです。設計は柔軟で、サイズは任意で、形状は薄くでき、顧客のニーズに応じてカスタマイズでき、新しい電池モデルを開発することができます。

スタッキングパウチ電池の生産は、ご覧ください。セル積層技術とは？

生産技術

積層プロセスは、正極、負極を細かく切断し、セパレータを積層して小型セルを形成し、単セルを平行に積層して大型セルを形成するリチウムポリマー電池製造プロセスであり、その製造工程は以下の通りです。

積層技術を用いた電池セルは、内部抵抗が小さく、長寿命、高い空間利用率、グループ後の高いエネルギー密度という長所を有する。電池性能の面では、巻線技術と比較して、積層技術は同じ条件で電池のエネルギー密度を5％増加させ、サイクル寿命を10％増加させ、コストを5％低減させることができる。

Stacking vs Winding Cell: https://blog.grepow.com/cell-stacking-definition-grepow-battery-technology/

8 Pouch Cell Batteryを選ぶ利点

The flexibility of the Lithium Battery Pack

The completely assembled battery pack with the BMS built-in as a standard battery module.これは標準的なバッテリーモジュールです。モジュールは、容量を増やすために並列構成で、または電圧を上げるために直列構成で組み立てることができます。必要に応じて、BMSは通信用の出力ケーブルを提供することができます。これらのバッテリー・モジュールは、別々に充電することも、組み立てた場合はバッテリー・パック全体として充電することもできます。

サイクル寿命

私たちは、組み立てラインからランダムに選んだセルをテストしました。これは、12 年間で約 10% の保存容量の非常に印象的な小さな低下です。

信頼性

1つのセルが故障しても、他のセルが引き継ぎます。たとえば、10AH の 36 ボルトパックでは、12 個のパウチセルを溶接するだけです。同じアプリケーションで 18650 円筒形セルを使用する場合、1.5 Ah の 18650 セルを 72 個溶接する必要があります。直列の場合、72個のセルのどれかに問題があると、パック全体が故障してしまう。また、72個のセルは144個のノードを意味し、各ノードは1つの潜在的な故障を意味する。つまり、円筒形のパックは、24個のノードしかないパウチセルパックと電気的に同等であるため、信頼性が低いのです。

エネルギー貯蔵能力の向上

パウチセルのエネルギー貯蔵能力は、円筒形セルと比べて、与えられた物理的空間においてはるかに大きい。パウチセルは、まれに膨らむことがありますが、その場合は、ただ膨らむだけです。

重量

通常、パウチ電池は同等の角形電池や円筒形電池より重量が少ない。

均一性と一貫性

グレポーのパウチ電池ライン全体は自動装置で製造され、その後、各電池の品質が標準に達していることを確認するために手動テストされるため、手作り電池における人的エラーがなくなり、すべての電池に均一性と一貫性がもたらされるようになりました。

Included Smart BMS

小型アプリケーションにパウチ・セルを使用する他の利点の1つは、グレポーがBMS（バッテリー管理システム）をパックに付属させて、バッテリーのバランスをとり、過充電や過放電から保護できる点だ。

パウチ電池は異なる領域に適用される

一般的に、パウチ電池はあらゆるアプリケーションに適用できるが、その形状やパラメータ要件に依存する

パウチ電池が他のタイプの電池よりも多くの利点があることは間違いないが、少なくとも今のところ、あらゆるアプリケーションに適合するわけではない。

Tesla with 18650 cylindrical cell

Cylindrical Cellは今でも最もよく見かけるタイプで、例えば自動車業界ではTeslaやBYDが18650 cylindrical batteryを使っている。パウチ型や角型に比べて、18650のような円筒型電池はより速く生産できるため、その構造上、1時間あたりの生産量が多く、これも1kWhあたりのコストを下げる理由になっています。

平板セル（例：ポーチ、角型）に対する円筒セルのもうひとつの利点は、電極が均一かつ強固に巻き付けられ、金属のケーシングに包まれていることです。このため、機械的な振動、充放電による熱サイクル、熱サイクルによるセル内部の電流コンダクターの機械的膨張による電極材料の破損が最小限に抑えられます。

ですから、テスラの小型パワーパックには7000以上の「18650セル」があり、14000以上のインターフェースのいずれかで接続不良が起こる可能性はかなり高いと思われるでしょう。

多くのセルが直列に接続されて電圧を高め、この直列ラインを互いに並列に接続してアンペアを増やします。そのため、1つのセルが悪くなっても、パック全体への影響は少ないのです。

パウチ電池の動向

しかし、市場のトレンドは、フォームファクターの柔軟性が高まり、洗練された外観の製品を製造できるようになったため、パウチ電池の利用が増加していることは間違いありません。内部抵抗が低いというメリットもより魅力的ですし、電池寿命が長くなれば、お客様にとって電池/製品の交換にかかる余分なコストを削減することにもつながります。当社の顧客はこれを大きなセールスポイントとして新鮮なユーザーを引き付けることができ、ウェアラブル機器、スマートフォン、スピーカーなどの3C製品にぴったりです。

安全性とエネルギー密度の面でも、ソフトパック電池の優位性はますます注目されるようになってきています。今年の電力用電池の新容量から見ると、ソフトパック電池は3割を占めている。今後、新エネルギー車分野でのソフトパック電池の普及率は徐々に高まるだろう。

コスト面では、アルミプラスチックフィルム生産地のほとんどが日本と韓国からの輸入で、中国製の比率は10％未満であり、パウチ電池の製造コストを下げるのは難しい。

現在、日本のアルミプラスチックフィルム技術は確かに世界のトップレベルであると言える。買収によって関連する生産ラインと特許を取得した後、アルミプラスチックフィルムのコストを約20％～30％削減することができ、パウチ電池のコストを削減し、より大量生産の需要に応えることができます。

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円筒形セル