Generell kann die Pouch-Batterie für jede Anwendung eingesetzt werden, aber warum gibt es noch zylindrische, prismatische und andere Zellen? Diese Typen haben sowohl Vorzüge als auch Nachteile.
Zylindrische Zelle
Zylindrische und prismatische Zellen sind zwei der beliebtesten Optionen auf dem Markt.
Zylindrische Lithiumzellen sind einfach herzustellen und mechanisch stabil, was sie dauerhaft beliebt macht. Sie sind auch sehr sicher: Wenn der Innendruck zu groß wird, sind die meisten Zellen so konstruiert, dass sie platzen, was die Sicherheitsrisiken verringert. Außerdem profitieren sie von ihrer Langlebigkeit, einem attraktiven Preis und vergleichsweise niedrigen Watt-pro-Stunde-Kosten, was sie zu einer wirtschaftlichen Wahl macht.
Kleine zylindrische Zellen werden im Allgemeinen in tragbaren Technologien wie Laptops und medizinischen Geräten verwendet. Große zylindrische Zellen sind für Elektrofahrzeuge beliebt, ein wachsender Markt, der vor allem vom Hersteller Tesla vorangetrieben wird.
Prismatische Zelle
Die Hauptvorteile der prismatischen Lithiumzelle liegen in ihrem dünnen Profil und der effektiven Raumnutzung; die dünne, rechteckige Form ermöglicht eine bessere Schichtung und erhöhte Flexibilität. Es überrascht nicht, dass prismatische Zellen typischerweise in Mobiltelefonen, Tablets und anderen leichtgewichtigen elektronischen Geräten zu finden sind.
Während die Raumeffizienz prismatische Zellen sehr attraktiv macht, gibt es mehrere Nachteile. Prismatische Zellen sind teuer im Design und in der Herstellung, was sie wiederum für den Verbraucher teurer macht. Sie sterben schneller ab, da das Wärmemanagement weniger effektiv ist, und sind relativ empfindlich gegenüber Verformungen in Hochdruck-Situationen. Weitere Nachteile sind eine begrenzte Anzahl standardisierter Größen und ein durchschnittlich höherer Preis pro Wattstunde.
Beutelzelle
Im Jahr 1995 überraschte Li-Polymer die Batteriewelt mit einem radikal neuen Design, der Beutelzelle.
Die Beutelzelle nutzt den Raum am effizientesten und erreicht einen Verpackungswirkungsgrad von 90 bis 95 Prozent, den höchsten unter den Batteriepacks, und bietet Vorteile in Bezug auf flexible Größe und Sicherheitsleistung. Durch den Wegfall des Metallgehäuses wird zwar Gewicht eingespart, aber die Zelle muss im Batteriefach anders untergebracht werden. Das Pouch-Pack findet Anwendung in Verbraucher-, Militär- und Automobilanwendungen.
Die Soft-Pack-Batterie ist in Aluminium-Plastikfolie verpackt. Wenn ein Sicherheitsproblem auftritt, wölbt sich die Softpack-Batterie im Allgemeinen, explodiert aber nicht wie ein Stahl- oder Aluminiumgehäuse.
Die Shell- oder Aluminium-Shell-Batterie explodiert; das Gewicht ist leicht, das Gewicht der Soft-Pack-Batterie ist 40% leichter als die äquivalente Kapazität der Shell-Lithium-Batterie, 20% leichter als die Aluminium-Shell-Lithium-Batterie; der Innenwiderstand ist klein, der Innenwiderstand der Soft-Pack-Batterie ist leichter Die Batterie ist klein, was den Eigenverbrauch der Batterie stark reduzieren kann; die Zyklusleistung ist gut, die Zykluslebensdauer der Soft-Pack-Batterie wird verlängert, die Dämpfung von 100 Zyklen ist 4%~7% weniger als die der Aluminiumschale; das Design ist flexibel, die Größe kann beliebig sein, und die Form kann dünner sein, kann nach Kundenwunsch angepasst werden, entwickeln neue Batteriemodelle.
Stacking Pouch Zellproduktion bitte ansehen: Was ist die Zellstapelungstechnologie?
Produktionstechnik
Der Stapelungsprozess ist ein Herstellungsverfahren für Lithium-Polymer-Batterien, bei dem eine positive Elektrode und eine negative Elektrode in kleine Stücke geschnitten werden und ein Separator laminiert wird, um eine kleine Zelle zu bilden, und eine einzelne Zelle parallel gestapelt wird, um eine große Zelle zu bilden.
Die bei der Stapeltechnik verwendete Batteriezelle hat die Vorteile eines geringen Innenwiderstands, einer langen Lebensdauer, einer hohen Raumausnutzung und einer hohen Energiedichte nach der Gruppe. In Bezug auf die Batterieleistung kann die Stapeltechnik im Vergleich zur Wickeltechnologie die Energiedichte der Batterie um 5 % erhöhen, die Zykluslebensdauer um 10 % steigern und die Kosten unter den gleichen Bedingungen um 5 % senken.
Stapeln vs. Wickeln der Zelle: https://blog.grepow.com/cell-stacking-definition-grepow-battery-technology/
8 Vorteile der Pouch-Zellen-Batterie
- Die Flexibilität des Lithium-Batterie-Packs
Die komplett montierten Batterie-Packs mit dem eingebauten BMS als Standard-Batterie-Modul. Die Module können zur Erhöhung der Kapazität parallel oder zur Erhöhung der Spannung in Reihe geschaltet werden. Bei Bedarf kann das BMS ein Ausgangskabel für die Kommunikation anbieten. Diese Akkumodule können einzeln oder als ganzes Akkupaket geladen werden, wenn sie zusammengebaut sind.
- Zyklenlebensdauer
Wir haben eine Zelle getestet, die zufällig vom Fließband genommen wurde. Nach dem beschleunigten Äquivalent von mehr als 4.400 Ladezyklen bei konstantem Zyklusbetrieb wies diese 10-AH-Zelle immer noch etwa 9 AH auf. Das ist ein sehr beeindruckender kleiner Abfall der Speicherkapazität nach 12 Jahren von etwa 10 %.
- Zuverlässigkeit
Wo eine Zelle ausfällt, übernimmt eine andere Zelle. Sie können einzelne fehlerhafte Einheiten ersetzen, während der Rest des Systems weiterhin einwandfrei funktioniert, was die Zuverlässigkeit des Systems erhöht.
Ein Beispiel: Ein 36-Volt-Pack mit 10 AH benötigt nur 12 zusammengeschweißte Pouch-Zellen. Würde man für dieselbe Anwendung zylindrische 18650-Zellen verwenden, wären 72 Stück zusammengeschweißte 18650-Zellen mit 1,5 Ah erforderlich. Wenn in einer Reihenschaltung eine der 72 Zellen ein Problem hat, fällt das gesamte Paket aus. Außerdem bedeuten 72 Zellen 144 Knotenpunkte, wobei jeder Knotenpunkt einen potenziellen Fehler darstellt. Ein zylindrischer Akkupack ist also nicht so zuverlässig wie ein elektrisch gleichwertiger Akkupack mit Beutelzellen, der nur 24 Knotenpunkte hat. Außerdem ist das Verfahren zum Schweißen von Pouch-Zellen viel zuverlässiger als das Schweißen von zylindrischen Zellen.
- Verbesserte Energiespeicherung
Die Energiespeicherkapazität von Pouch-Zellen ist im Vergleich zu zylindrischen Zellen auf einem gegebenen Raum viel größer.
- Sicherheit
Wenn entweder Pouch-Zellen oder zylindrische Zellen interne Probleme haben, baut sich Druck auf und sie schwellen an. In diesen seltenen Fällen schwellen die Beutelzellen lediglich an. Zylindrische Zellen sind traditionell mit einem Eisenmantel umhüllt, so dass sie bei Druckaufbau innerhalb einer zylindrischen Zelle, deren Enden von anderen Batterien oder dem Gehäuse festgehalten werden, buchstäblich explodieren können, was ein gefährliches Sicherheitsrisiko darstellt.
- Gewicht
Typischerweise wiegen Pouch-Zellen weniger als die entsprechende prismatische oder zylindrische Batterie. Die Energiedichte der flachen Pouch-Zellen ist größer als die anderer geformter Zellen, aber es ist viel schwieriger, eine stapelbare Pouch-Zellen-Batterie herzustellen, so dass dies die Produktionstechnik des Batterieherstellers auf die Probe stellt.
- Gleichmäßigkeit und Konsistenz
Die gesamte Pouch-Zellen-Linie von Grepow wird mit automatischen Geräten hergestellt und dann manuell getestet, um sicherzustellen, dass die Qualität jeder Zelle dem Standard entspricht, wodurch menschliche Fehler bei handgefertigten Zellen vermieden werden und jede Zelle Gleichmäßigkeit und Konsistenz aufweist.
- Inklusive Smart BMS
Einer der weiteren Vorteile der Verwendung von Pouch-Zellen für kleinere Anwendungen ist die Tatsache, dass Grepow ein BMS (Batterie-Management-System) mit dem Pack liefern kann, um die Batterien auszugleichen und sie vor Überladung und Überentladung zu schützen.
Batterien mit Pouch-Zellen können in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden
Generell können Pouch-Batterien für jede Anwendung eingesetzt werden, es hängt von der Form und den Anforderungen an die Parameter ab.
Es besteht kein Zweifel, dass Pouch-Zellen viele Vorteile gegenüber anderen Zelltypen haben, aber sie sind nicht für alle Anwendungen geeignet, zumindest im Moment.
Tesla mit zylindrischer Zelle 18650
Die zylindrische Zelle ist immer noch der gängigste Typ, den wir sehen können, z.B. in der Automobilindustrie verwenden Tesla und BYD immer noch die zylindrische Batterie 18650. Im Vergleich zu Pouch- oder prismatischen Zellen können zylindrische Zellen wie die 18650er schneller hergestellt werden, so dass aufgrund ihrer Konfiguration mehr kWh pro Stunde produziert werden – ein weiterer Grund für niedrigere Kosten pro kWh.
Ein weiterer Vorteil zylindrischer Zellen gegenüber flachen Zellen (z. B. Pouch- oder prismatische Zellen) besteht darin, dass ihre Elektroden gleichmäßig und eng gewickelt und von einem Metallgehäuse umschlossen sind. Dadurch wird das Aufbrechen des Elektrodenmaterials durch mechanische Vibrationen, thermische Zyklen beim Laden und Entladen und mechanische Ausdehnung der Stromleiter innerhalb der Zelle durch thermische Zyklen minimiert.
Bei über 7.000 „18650-Zellen“ in Teslas kleinem Kraftpaket sollte man meinen, dass die Wahrscheinlichkeit einer schlechten Verbindung an einer der über 14.000 Schnittstellen ziemlich hoch ist. Nicht, wenn man die Zellanschlüsse mit Verbindungslaschen miteinander verschweißt.
Viele Zellen werden in Reihe geschaltet, um die Spannung zu erhöhen; dann werden diese Reihenleitungen parallel miteinander verbunden, um die Stromstärke zu erhöhen. Wenn also eine Zelle ausfällt, ist die Auswirkung auf das gesamte Paket gering. Wenn jedoch große prismatische Zellen ausfallen, kann dies bedeuten, dass ein erheblicher Prozentsatz des Akkus in Schwierigkeiten ist.
Trends der Pouch-Zellen
Der Markttrend ist jedoch zweifellos die verstärkte Verwendung von Pouch-Zellen, da sie einen flexibleren Formfaktor haben und sich elegante Produkte herstellen lassen. Der Vorteil des geringen Innenwiderstands ist ebenfalls attraktiver, und die längere Batterielebensdauer verringert auch die zusätzlichen Kosten, die den Kunden für den Austausch von Batterien/Produkten entstehen. Unsere Kunden können dies als wichtiges Verkaufsargument nutzen, um neue Nutzer zu gewinnen, was sich perfekt für 3C-Produkte wie tragbare Geräte, Smartphones, Lautsprecher usw. eignet.
Die Vorteile von Softpack-Batterien in Bezug auf Sicherheit und Energiedichte haben ebenfalls zunehmende Aufmerksamkeit erhalten. In diesem Jahr entfielen 30 % der neuen Energiebatteriekapazität auf Softpack-Batterien. Die Durchdringungsrate zukünftiger Soft-Pack-Batterien im Bereich der neuen Energiefahrzeuge wird allmählich zunehmen.
Aus Kostensicht werden die meisten Produktionsbereiche für Aluminium-Kunststoff-Folien aus Japan und Südkorea importiert, der Anteil der chinesischen Produktion beträgt weniger als 10 %, was es schwierig macht, die Herstellungskosten von Pouch-Cell-Batterien zu senken.
Gegenwärtig ist Japans Aluminium-Kunststoff-Folien-Technologie in der Tat auf dem führenden Niveau der Welt. Nach dem Erwerb der entsprechenden Produktionslinie und des Patents können die Kosten der Aluminium-Kunststoff-Folie um etwa 20 bis 30 % gesenkt werden, was die Kosten der Pouch-Zellen-Batterie senkt und die Nachfrage nach mehr Massenproduktion erfüllt.
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