无论是哪种锂电池,其基本构造为:正极、负极、正负极集流体、隔膜、电解液及外壳等。锂电池的形状主要有圆柱型、方型锂电池和扣式锂电池。1998年,锂电池产值2.80亿只(60%为圆柱型电池,40%为方型电池),其间40%用于笔记本电脑,40%用于手机,20%用于摄像机等。下面主要介绍锂电池设计成圆柱型具有怎样的特点。
优点
1)单体一致性较好。电池的一致性是指用于成组的单体电池的初期性能指标一致,包括:电容、阻抗、电极的电气特性、温度特性、衰变速度等。
2)单体的力学性能较好,与方型和软包电池相比,封闭的圆柱体,近似尺寸下,可以获得最高的弯曲强度。
3)技术成熟,生产成本低廉,但同时,成本优化的空间也已经消耗的差不多。
4)单体能量小,发生事故时,形式易于控制,但这一点也正在成为它被取代的理由。
缺点
1)管理系统复杂,且级别成本昂贵。在新能源电动汽车中,由于电池系统的圆柱单体数量都很多,使得电池系统复杂度大增,因此无论机构还是管理系统,相对于其他两类电池,其系统级别成本偏高。
2)在温度环境不均匀条件下,大量电芯特性异化的概率上升。特斯拉之所以在设计之初选择18650,是因为10年前,能够大批量生产的合格动力电池,只有圆柱电池。而电池的安全和热管理需求,反而是它强大电控系统的研发动力。
3)能量密度的提升空间很小。2016年圆柱型单体容量已达到4050mAh,电芯比能量306Wh/kg。