Diferențele tehnice și aplicațiile bateriilor prismatice-cu carcasă din aluminiu și ale bateriilor prismatice soft-Pack

Odată cu dezvoltarea rapidă a noului vehicul energetic, a sistemului de stocare a energiei și a piețelor de alimentare cu energie industrială, formele de ambalare a bateriilor cu litiu-ion evoluează constant. În prezent, bateriile cu litiu prismatice de pe piață sunt împărțite în principal în două categorii: baterii prismatice-cu carcasă de aluminiu și baterii prismatice soft-pack. Aceste două tehnologii diferă semnificativ în ceea ce privește proiectarea structurală, performanța de siguranță, densitatea energiei, costul de producție și scenariile de aplicare. Înțelegerea caracteristicilor lor are o valoare de referință semnificativă pentru proiectarea bateriilor de putere, a sistemelor de stocare a energiei și a structurilor pachetului de baterii.

 

 

 

Bateriile prismatice cu carcasă-de aluminiu folosesc aluminiu ca înveliș exterior, formând o structură stabilă prin procese de sudare cu laser sau de încapsulare. Aceste produse sunt utilizate pe scară largă în vehicule cu energie nouă, echipamente de stocare a energiei și sisteme de alimentare industriale. Structura lor de bază adoptă de obicei o soluție de carcasă din aluminiu pentru celulele prismatice cu litiu, obținând o rezistență mecanică ridicată și o stabilitate structurală.

 

Bateriile prismatice de pachet-moale folosesc un film compozit de aluminiu-plastic ca material de ambalare exterior, cu celulele interne încapsulate printr-un proces de etanșare la căldură-. Datorită flexibilității mai mari a materialului de ambalare, se pot realiza modele de dimensiuni mai flexibile, oferind anumite avantaje în domeniul ușurării.

 

 

 

Bateriile prismatice-cu carcasă din aluminiu oferă o protecție mecanică ridicată în condiții normale de funcționare, rezistând eficient la impacturi externe și la compresie. Prin urmare, sunt utilizate pe scară largă în carcasele de aluminiu pentru bateriile auto și sistemele de stocare a energiei la scară mare-.

 

Când presiunea internă crește din cauza încărcării/descărcării, schimbărilor de temperatură sau generării de gaz, structura carcasei din aluminiu poate prezenta o ușoară expansiune. În condiții extreme, o supapă de siguranță se activează pentru a elibera presiunea internă, reducând astfel riscul.

 

Spre deosebire de aceasta, bateriile de pungă, datorită încapsulării lor flexibile din aluminiu-peliculă de plastic, de obicei se umflă atunci când presiunea internă crește. Mecanismul lor de eliberare a presiunii este relativ blând, reducând probabilitatea de rupere a carcasei, atrăgând astfel atenția în unele electronice de larg consum și aplicații ușoare.

 

 

Performanța-la temperatură scăzută a bateriilor cu-litiu este afectată în primul rând de sistemul de electroliți și materiale, dar metoda de ambalare are și un anumit impact asupra performanței.

 

Bateriile prismatice tradiționale-cu carcasă din aluminiu sunt utilizate pe scară largă în carcasele din aluminiu pentru soluțiile de pachete de baterii cu litiu pentru vehicule electrice, menținând o bună stabilitate structurală în medii cu temperatură joasă-. Cu toate acestea, pe măsură ce temperatura scade, rezistența internă a bateriei crește, ceea ce duce la o reducere a capacității de descărcare-o problemă comună cu care se confruntă toate bateriile cu litiu lichid.

 

Bateriile cu pungă, datorită designului lor structural mai flexibil, permit modele de forme diverse și îmbunătățesc utilizarea capacității într-un spațiu limitat, oferindu-le un avantaj în aplicațiile cu densitate ridicată-energie-.

 

 

În aceleași condiții de volum, bateriile în husă sunt în general mai ușoare decât bateriile cu carcasă-de aluminiu, deoarece materialele lor de ambalare sunt mai ușoare și conțin o proporție mai mică de materiale inactive.

 

Dintr-o perspectivă structurală, în timp ce bateriile prismatice care utilizează carcase din aluminiu pentru baterii LFP măresc greutatea carcasei, acestea oferă o mai bună protecție mecanică și fiabilitate a sistemului, menținând astfel o poziție importantă în bateriile de putere și stocarea energiei.

 

Bateriile tip pungă pot îmbunătăți și mai mult utilizarea volumului și densitatea energiei gravimetrice, oferind avantaje pentru produsele care acordă prioritate gamei și designului ușor.

 

 

Lanțul actual al industriei bateriilor prismatice-cu carcasă de aluminiu este foarte matur, cu materiale, echipamente și procese aferente care realizează producție la scară-largă.

 

De exemplu, carcasa bateriei utilizată în carcasa de aluminiu pentru pachetele de baterii cu litiu Powerwall are un lanț de aprovizionare complet, ceea ce duce la costuri globale de producție relativ scăzute. În plus, structura carcasei din aluminiu facilitează producția automată și asamblarea pachetelor, îmbunătățind consistența producției și fiabilitatea produsului.

 

Bateriile soft-, pe de altă parte, au cerințe mai mari pentru materialele din folie de aluminiu-plastic, procesele de încapsulare și mediile de producție, ceea ce duce la dificultăți de fabricație și costuri de materiale mai mari. Prin urmare, costul lor total de producție este de obicei mai mare decât cel al soluțiilor cu carcasă-de aluminiu.

 

 

Bateriile prismatice-cu carcasă de aluminiu au următoarele caracteristici:

Rezistență ridicată la încapsulare și stabilitate structurală;
Capacitate mare de o singură celulă-, facilitând integrarea sistemului;
Design matur de management termic;
Ușor de standardizat producția; Folosit pe scară largă în carcasa din aluminiu pentru pachetele de baterii auto LiFePO4 și sistemele de stocare a energiei.

 

Cu toate acestea, au și anumite limitări:

Multe specificații de produs și modele;
Dificultate în unificarea standardelor de automatizare;
Compatibilitate scăzută între diferiți producători.
Complexitate mai mare în designul pachetului de baterii.

 

 

Principalele avantaje ale bateriilor soft-includ:

 

Greutate mai ușoară;
Volum mai mare de utilizare;
Libertate mai mare de proiectare;
Distribuție relativ uniformă a căldurii;
Potrivit pentru modele de produse ușoare.

Limitările lor se reflectă în principal în:

Protecție externă mai slabă;
Dependență mai mare de structura modulului;
Cerințe stricte de transport și asamblare;

Necesitatea unui design de suport mecanic mai sofisticat în timpul utilizării pe termen lung{0}.

 

 

În ultimii ani, odată cu dezvoltarea rapidă a vehiculelor cu energie noi și a industriilor de stocare a energiei, bateriile cu prismă au devenit treptat soluția principală pe piață.

 

În noul domeniu al vehiculelor cu energie, sistemele de baterii de alimentare care utilizează Carcasa de aluminiu pentru pachetul de baterii LiFePO4 pentru autobuzele electrice EV și Carcasa de aluminiu pentru pachetul de baterii Lifepo4 pentru mașini cu motor electric sunt utilizate pe scară largă datorită structurii lor fiabile și întreținerii convenabile.

 

Pe piața de vehicule cu două roți și de vehicule cu două roți-pentru sarcini ușoare, cererea de carcase de aluminiu pentru pachetul de baterii pentru bicicletă electrică și carcasa de aluminiu pentru produsele asociate pachetului de baterii de biciclete electrice Li{-ion- continuă să crească, impunând cerințe mai mari în ceea ce privește ușurarea și siguranța bateriei.

 

Între timp, piața de stocare a energiei se confruntă, de asemenea, cu o creștere rapidă a cererii de componente structurale, cum ar fi carcasele din aluminiu pentru celulele bateriei cu fosfat de fier litiu, celulele prismatice LFP și carcasele din aluminiu cu celule de litiu.

 

 

 

Bateriile prismatice-cu carcasă de aluminiu și bateriile prismatice în husă reprezintă două direcții de dezvoltare diferite. Structurile cu carcasă-de aluminiu, cu rezistența lor mecanică ridicată, procesele de fabricație mature și fiabilitatea excelentă a sistemului, sunt utilizate pe scară largă în bateriile de putere și stocarea energiei.

 

Structurile pungilor, pe de altă parte, se bazează pe avantajele lor ușoare și de densitate mare de energie, ocupând o poziție importantă în unele scenarii de aplicații de vârf-.

 

În viitor, cu progrese continue în tehnologia materialelor, proiectarea structurală și procesele de fabricație, fie că este vorba de carcase din aluminiu pentru baterii cu litiu,carcase din aluminiu cu celule de fier litiu, sau noile tehnologii de ambalare a bateriilor, toate vor conduce noua industrie energetică către o siguranță mai mare, o densitate de energie mai mare și o durată de viață mai lungă.