Caratteristiche principali delle batterie al litio cilindriche, prismatiche e polimeriche
Le batterie al litio circolari si riferiscono alle batterie al litio cilindriche. La prima batteria al litio cilindrica è stata la batteria al litio 18650 inventata dalla giapponese SONY nel 1992. Poiché la batteria al litio cilindrica 18650 ha una lunga storia, il tasso di penetrazione del mercato è molto elevato. Le batterie al litio cilindriche utilizzano un processo di avvolgimento abbastanza maturo, con un elevato grado di automazione, qualità del prodotto stabile e costi relativamente bassi. Esistono molti tipi di batterie al litio cilindriche, come le comuni 14650, 17490, 18650, 21700, 26650, ecc.
Le batterie al litio prismatiche si riferiscono solitamente a batterie prismatiche in alluminio o acciaio. Con l’aumento delle batterie per autoveicoli negli ultimi anni, la contraddizione tra autonomia del veicolo e capacità della batteria è diventata sempre più evidente. Molti produttori di batterie di potenza utilizzano principalmente batterie prismatiche in alluminio con una maggiore densità di energia della batteria. Poiché la struttura delle batterie prismatiche è relativamente semplice, a differenza delle batterie cilindriche che utilizzano acciaio inossidabile ad alta resistenza come involucro e accessori come valvole di sicurezza antideflagranti, gli accessori complessivi sono leggeri e hanno una densità di energia relativamente elevata. Le batterie prismatiche hanno due processi diversi: avvolgimento e laminazione.
Le batterie polimeriche al litio sono batterie quadrate che utilizzano elettroliti polimerici colloidali o solidi. I loro processi di produzione sono molto simili. Attualmente, la maggior parte delle batterie soft-pack sul mercato appartengono a batterie ai polimeri. Le batterie polimeriche al litio sono utilizzate principalmente in prodotti 3C di fascia alta come telefoni cellulari e tablet. Poiché gli elettroliti polimerici sono tutti sintetizzati artificialmente, il costo è relativamente elevato. Attualmente non vi è alcun vantaggio in termini di costi per le batterie di alimentazione. Inoltre, le batterie ai polimeri sono pericolose perché non hanno un guscio rigido di protezione, quindi durante l'utilizzo è necessario adottare misure di sicurezza adeguate.
Tre diverse batterie devono passare attraverso una serie di passaggi durante il processo di produzione. Di seguito sono elencate alcune delle apparecchiature principali:
Apparecchiature front-end (produzione di elettrodi)
Miscelatore sottovuoto da laboratorio: utilizzato per miscelare i materiali positivi e negativi delle batterie a stato solido, aggiungere solventi e mescolare fino a ottenere un impasto liquido.
Macchina per il rivestimento di batterie: ricoprire uniformemente l'impasto liquido agitato sul foglio di rame o sul collettore di corrente del foglio di alluminio, che è l'attrezzatura più critica nel processo front-end.
Pressa a rullo a batteria: compatta il materiale dell'elettrodo rivestito per ottenere lo spessore e la densità ideali.
Fustellatrice: taglia il materiale dell'elettrodo compattato nella dimensione richiesta.
Attrezzature per la fase intermedia (sintesi cellulare)
Avvolgibatterie o impilatore di batterie: avvolgi o impila le piastre positiva e negativa insieme al diaframma per formare una cella non attivata.
Saldatrice a punti a batteria: utilizzato per saldare le orecchie polari della cella per garantire il collegamento della cella.
Iniettore digitale di elettroliti: inietta l'elettrolita nella cella, che è l'attrezzatura principale del processo a metà fase.
Batteria al litio cilindrica
Vantaggi:
• Buona consistenza singola, processo di produzione maturo, alto grado di automazione, qualità del prodotto stabile e costo relativamente basso.
• Resistenza all'alta pressione, sicuro e non facile da esplodere, alta densità di energia, bassa resistenza.
• Ricchi scenari applicativi, ampia superficie specifica, buon effetto di dissipazione del calore.
• Le batterie cilindriche sono generalmente batterie sigillate e non presentano problemi di manutenzione durante l'uso.
• L'involucro della batteria ha buone proprietà meccaniche e resistenza all'elevata pressione e sostanzialmente non presenta rigonfiamenti né dilatazioni.
Batteria al litio prismatica
Vantaggi:
• Elevata affidabilità dell'imballaggio, elevata efficienza energetica del sistema, peso relativamente leggero ed elevata densità di energia.
• La struttura è relativamente semplice, l'espansione è relativamente conveniente, la capacità della singola cella è ampia e la stabilità è relativamente buona.
• La resistenza interna è bassa e può scaricarsi continuamente con una corrente elevata.
• L'involucro dell'imballaggio è realizzato principalmente in lega di alluminio e acciaio inossidabile, che ha una buona stabilità e non viene facilmente danneggiato da impatti esterni.
Batteria ai polimeri di litio
Vantaggi:
• Buone prestazioni in termini di sicurezza, praticamente nessuna esplosione, al massimo rigonfiamento, quando si verifica un rigonfiamento, le caratteristiche sono evidenti ed è facile adottare misure in tempo.
• Leggere, il peso delle batterie ai polimeri è del 40% più leggero di quello delle batterie al litio con guscio di acciaio di pari capacità e del 20% più leggero di quello delle batterie al litio con guscio di alluminio.
• Grande capacità, la capacità delle batterie ai polimeri è superiore del 10-15% rispetto a quella delle batterie con guscio in acciaio con le stesse specifiche e dimensioni e del 5-10% superiore a quella delle batterie con guscio in alluminio.
• Bassa resistenza interna, la resistenza interna delle batterie ai polimeri è inferiore a quella delle batterie al litio, il che riduce notevolmente l'autoconsumo delle batterie.
• Design e layout flessibili, le batterie ai polimeri possono essere piegate e deformate secondo necessità, adatte a prodotti dal design flessibile.
Quanto sopra riassume le caratteristiche principali dei tre tipi di batterie al litio, ognuna delle quali presenta scenari applicativi e vantaggi specifici. Le batterie al litio cilindriche presentano vantaggi in alcuni campi grazie alla loro tecnologia matura e all'elevata consistenza. Le batterie al litio prismatiche sono preferite in campi come i veicoli elettrici grazie alla loro elevata densità di energia e alla struttura semplice, mentre le batterie al litio polimeriche sono ampiamente utilizzate in campi come l’elettronica di consumo grazie alla loro elevata densità di energia e flessibilità di progettazione.
Il PACK di batterie al litio è una parte indispensabile della produzione di batterie al litio. Che si tratti di batterie al litio cilindriche o batterie al litio prismatiche o polimeriche, possono essere assemblate insieme a celle della batteria, schede di protezione, circuiti e altri componenti attraverso il processo PACK per formare un prodotto completo di batteria al litio, garantendo la sicurezza, l'affidabilità e la stabilità delle prestazioni di batterie al litio. Nel processo di produzione, una serie di apparecchiature di prova come CCD Tester eTester BMSsono necessari anche per garantire l'applicazione degli impacchi.
