钜大LARGE | 点击量:344次 | 2023年12月27日
讲解锂电池外壳材料的种类和设计
锂离子电池的外壳重要有钢壳和铝壳两种类型:
钢壳
早期方形锂离子电池大多为钢壳,多用于手机电池,后由于钢壳重量比能量低,且安全性差,逐步被铝壳和软包装锂离子电池所替代。
但在柱式锂离子电池当中,有另外一种景象,绝大部分厂商都以钢材作为电池外壳材质,因为钢质材料的物理稳定性,抗压力远远高于铝壳材质,在各个厂家的设计结构优化后,安全装置已经放置在电池芯内部,钢壳柱式电池的安全性已经达到了一个新的高度,目前绝大部分的笔记型电脑电池的电芯均以钢壳作为载体的。
铝壳
充电温度:0~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃最大放电倍率:1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
铝壳是一种用铝合金材料制造出来的电池外壳,重要应用于方型锂离子电池上,锂电采用铝壳包装的原因在于它的轻重量与比钢壳更安全上。
铝壳设计有方角和圆角两种,铝壳的材质一般为铝锰合金,它含有的重要合金成分有Mn、Cu、Mg、Si、Fe等,这五种合金在锂离子电池铝壳中发挥着不同的用途,如Cu和Mg是提高强度与硬度,Mn提高耐腐蚀性,Si能增强含镁铝合金的热处理效果,Fe可以提高高温强度。
铝壳合金材料构造有着显著的安全性能考虑,这种安全性能可以用材质厚度与鼓胀系数来表示。同样容量的锂离子电池之所以比钢壳的轻,就是因为铝壳可以做的更薄。
正因为锂离子电池铝壳具备上述相对优势,所以,铝壳锂离子电池是目前液态锂离子电池的主流,几乎应用于锂离子电池涉及到的所有领域。轻重量和安全性以及由此而来的性能优点,使得锂离子电池铝壳成为外壳的主流,锂离子电池铝壳目前还在向高硬度和轻重量的技术上演进,这将会为市场供应技术更加优越的锂离子电池产品。
PVC热封:锂离子电池组外部具体采用什么样的外壳封装形式,重要是取决于客人的产品具体需求,关于采用PVC热封的封装形式,一般适用于电芯串并数量不多,整体重量较轻(≤2kg)的情况下,可以采用。但是关于整体重量≥1kg的电池组,要在电芯之间加固定支架,外围加玻纤板防护后,再采用PVC热封。
塑胶:采用塑胶外壳,重要是不同的锂离子电池组定型后,涉及到的外壳有可能要开模,模具费用是一笔不小的开支,如开发前期,产品未定型,可以采用手板外壳打样(手板强度不如开模定型后材质强度),对外壳的材质和工艺(特别是带三防要求)要求不同,也会影响成本。
金属:金属外壳也是和塑胶外壳相同,产品未定型前或数量需求不多,建议采用钣金制样,这样重要是制样交期较短,如批量较大,也建议开模。关于金属外壳有防水等级要求的,也会大大影响到成本,还有就是特殊材质(如钛合金等)金属外壳要求的,成本会更高。