技术干货丨18650 / 21700 圆柱、方形和软包锂电池结构优缺点分析

    现阶段，主要的锂电池封装类型主要是有3种，即圆柱型、方型和软包，各种的封装形式架构代表着不同的特征，他们都各有其优点和缺点。

    圆型锂离子电池是指圆柱型的锂离子电池，较早的圆柱型锂离子电池是由日本SONY公司于1992年创造的18650锂电池，因18650圆柱型锂离子电池的历史很悠久，以至于整个市场的拥有率高，圆柱型锂离子电池采用成熟完善的卷绕加工制作工艺 ，自动化程度高，产品传品质稳定，总成本相较低。

    圆柱型锂离子电池有诸多款式，比如常见的有17490、14650、18650、26650、21700等。圆柱型锂离子电池在日本、韩国的锂离子电池企业中较为主要是，中国我们国家也有相当规模的企业的生产圆柱型锂离子电池。

    随着我们国家电动汽车整个市场的高速的发展，整车企业对动力电池在能量密度、制造成本、产品附加属、性循环寿命等方面都提出了更高的要求。在原材料领域尚未获得巨大突破的前提下，适当增大圆柱電池的体积以获得更多的电池容量便成为一种可探索的方向。

    现阶段，特斯拉已经启动了21700電池的规模化的生产，并计划主要用于特斯拉汽车Model3上，只要在特斯拉其他车型上测试通过，将全部的替换掉之前选择的18650電池，特斯拉的做法或将在世界范围内引领一股“21700风潮”。

    方型锂离子电池通常是指铝壳或钢壳方形电池，方形电池的拥有率在我们国家很高，我们国家动力电池厂商多采用電池能量密度较高的铝壳方形电池为主，因为方形电池的架构较为简单，不像圆柱電池采用强度较高的不锈钢作为壳体及具有防爆安全阀的等附件，以至于整体附件重量要轻，相较能量密度较高。方型電池有采用叠片和卷绕两种各种的加工制作工艺 。

    但会因为方型锂离子电池可以根据产品的尺寸进行定制化的生产，以至于整个市场上有成千上万种款式，而正因为款式太多，加工制作工艺 极难统一。方形电池在普通的电子电器上选择没有问题，但相对 想要多只串、并联的工业设备产品，最好选择标准化的生产的圆柱型锂离子电池，这样生产工艺有保证，以后也更容易找到可替换電池。

    软包锂电池选用的关键的用料—正极材料、负极材料及隔膜—与传统意义的钢壳、铝壳锂电池之间的差别很小，较大 的不同点源于软包装用料(铝塑复合膜)，这也是软包锂电池中最关键的、技术含量较高的用料。软包装用料通常分为3层，即外阻层(通常为尼龙BOPA或PET构成的表层防护层)、阻透层(中间层铝箔)和里层(多功能高阻隔层)。

软包电池的包装原料和构造使其有着一连串优点：

净重相应轻，软包电池净重较相同容量的钢壳锂电池轻40%，较铝壳锂电池轻20%;内电阻小，软包电池的内电阻较锂电池小，能够 很大程度的减少电池的自耗电量;

安全系数比较好，软包电池结构类型选用铝塑膜包裝，产生安全隐患时，软包电池通常会涨气开裂，而并不像钢壳或铝壳电芯那样引发爆炸;

设计比较灵活，外形可变任意形状，能够更薄，可根据客户的需求定制，开发新的电芯型号。

循环使用性能好，软包电池的循环系统使用寿命更长，100次循环衰减比铝壳少4%～7%;

存在的不足为一致性不佳，成本费用较高，非常容易产生漏液。成本高可通过规模化生产解决，漏液则能够 通过提升铝塑膜质量来解决。

1.倍率特性层面：圆柱型锂电池焊接多极耳的技术受限，因此倍率特性稍弱于方型多极耳方案

2.电池样式层面：方型锂电池能够 随意尺寸，因此是圆柱体电池无法比的。

3.产品品质层面：圆柱体锂电池技术非常成熟，极片公有二次分割瑕疵概率低，且卷绕技术较叠片技术成熟度及自动化技术水平都要高叠片技术现阶段仍在选用半手工制作方式，因此对于电池的质量具有不好影响。

4.放电平台层面：选用相同的正极材料、负极材料、电解液因此理论上放电平台是一致的，但是方型电池内阻稍占优势，因此放电平台稍微高一点。

5.结构特点层面：方形电池边角处化学活力能较弱，长时间使用电池性能降低比较显著。

6.PACK成组层面：圆形电池相对具有更容易操作特性，因此PACK方案简易，散热效果非常的好，方形电池PACK时要处理好散热的难题。

7.极耳焊接层面：圆柱体锂电池极耳较方型锂电池更易焊接，方形电池易产生虚焊影响电池质量。

    总之，无论圆柱体、方型还是软包电池，现阶段之所以都能快速发展，是因为它们在各自擅长的应用领域，都得到了很好的应用。国内动力电池厂家都在预言方型会成为动力电池的主流，但是以Tesla为代表的圆柱体动力电池应用厂家，在技术上不断创新，整车电池能量密度不断提升，电池性能表达更卓越。

    深圳市百耐信科技科技有限公司是一家集研发、制造、销售与技术服务为一体的国家高新技术企业。公司2010年成立于深圳市，经近十年的发展建立并健全了高质量的目标管理体系，专门为新能源锂电组装以及制造领域提供整套的生产设备与技术服务。公司秉承百分百投入，耐心服务，值得信赖的经营理念，不断开拓创新，拼搏进取，我们致力于成为优秀的新能源锂电池组装设备与技术服务商。

    本系列产品为双面自动焊机，效率高；采用9轴纯电动伺服电机，支持阵列与非阵列电池组快速编程。编程界面操作简单，支持CAD导图，阵列，手动三种；并支持任一点位编程和阵列编程，可存储编程文件任意组。且支持断点启动功能。

    独家定制的可旋转180°焊头，焊头轻巧，有效防止因焊头过重导致焊接电池变形、漏液问题。旋转焊头结构可支持异型电池组及有效纯镍片粘针问题。焊头采用水循环散热，能有效降低焊针损耗，提升焊接效果。

    本系统具备焊针使用次数记录、报警、与清零功能。支持焊针更换预报提醒，19寸显示屏，搭配工控机，可实时将焊接参数及异常焊点采集并显示出来，并可实时采集焊接结果。自带焊接电流监控系统，有效杜绝虚焊、假焊现象。具备对焊点的假焊、漏焊监测记录，焊接的所有参数都可追溯跟踪，方便数据管理。

    可单独调节单点焊、两点焊、三点焊，并且两点焊与三点焊的间距可调节。焊针压力亦可独立调节。并且支持同时切换焊接能量、正负极焊接能量切换功能。

    本产品采用纯电动伺服电机，支持阵列与非阵列电池组快速编程。编程界面操作简单，支持CAD导图，阵列，手动三种；并支持任一点位编程和阵列编程，可存储编程文件任意组。且支持断点启动功能。

    独家定制的可旋转180°焊头，适用点焊任意角度镍片分流槽方向，焊头轻巧，有效防止因焊头过重导致焊接电池变形、漏液问题。旋转焊头结构可支持异型电池组及有效纯镍片粘针问题。焊头采用水循环散热，能有效降低焊针损耗，提升焊接效果。

    本系统具备焊针使用次数记录、报警、与清零功能。支持焊针更换预报提醒，19寸显示屏，搭配工控机，可实时将焊接参数及异常焊点采集并显示出来，并可实时采集焊接结果。自带焊接电流监控系统，有效杜绝虚焊、假焊现象。具备对焊点的假焊、漏焊监测记录，焊接的所有参数都可追溯跟踪，方便数据管理。

    可单独调节单点焊、两点焊、三点焊，并且两点焊与三点焊的间距可调节。焊针压力亦可独立调节。并且支持同时切换焊接能量、正负极焊接能量切换功能。

    可选配焊头内置进口压力传感器，可实时监控压力值及自动追踪补偿，保证焊接过程中焊接压力一致性。

    本公司逆变直流点焊机系列均采用数字化设置焊接参数，通过键盘操作清晰明了，方便快捷操作简易。可支持10组焊接参数的存储，方便多种焊接品种的快速切换。支持焊接电流锁定技术，防止电网电压波动影响焊接电流。

    本公司逆变直流点焊机系列的逆变桥采用软开关技术，可大幅减少开关损耗以及减小电磁干扰。并且支持电流异常的声光报警，监控值超限、网压超限、过热等故障诊断与报警功能，能有效的防止虚焊、假焊现象。支持DSP芯片控制，具有恒压指令输出和恒电流输出两种工作方式。且支持技术功能，可对焊接次数进行统计，方便了解工作效率。

    本公司自动分选机系列产品自带高精密内阻、电压、自动测试系统。设备能根据设定好的内阻电压值，将电芯精准的送到指定的档位。并且分选速度快，稳定性高，可使每颗锂电池性能高度一致。大料斗可上500支电芯，生产效率大大提高。

    本司自动分选机系列操作界面简单明了，易于操作，设计非常人性化。并且支持与自动贴青稞纸机对接使用，可大大节约人工，提高效率。可适用电池型号包括：18650、26650、21700、32650、18730.。适配性非常强！

    本公司贴纸机产品采用伺服电机运动控制器与气动控制相结合，冲压刀模不粘胶，能循环工作，青稞纸贴合牢固，贴合一致性很好，可提高后期自动化点焊效率。

    本贴纸机投放电芯料斗可一次性上500支电芯，自动化上料，使得工作效率高。并且采用7寸触摸屏设计，调试简易操作方便。每个按钮清晰明了，分类清楚，方便调试与操作。单此冲垫4PCS，可与自动分选机对接使用，大大节约人工。可适用电池型号包括：18650、26650、21700、32650、18730.。适配性非常强！

    本公司视觉CCD检测设备可通过CCD视觉识别方式判定电池组的电芯不同方式组合后电芯正负极的正反方向，并输出判定结果。以便快速确认所有电池组的全部电芯的正负极摆放是否正确。并且可支持自动启动及手动启动模式。

    该设备采用1000万像素高清定焦镜头，设备的最大检测范围为500mmx360mm，该设备编程简单便捷，可根据电芯的不同组合方式设定判定标准，可存储编程文件任意组。检测性能稳定可靠，效率高，可大大提供生产效率并降低错误率。

    百耐信-动力电池组综合测试系统功能支持：充电激活、单串压差测试、单串内阻差测试、充电电压、充电电流、充电△V充电DCR测试、充电过流保护、交流内阻（ACR）测试、直流内阻（放电DCR）、放电电压、放电电流、放电△V、放电过流保护、放电过流恢复、短路保护功能、短路激活充电等多项综合功能测试。

    综合测试仪电池放电电流增加两个档位，能快速看出两个测试结果差距。并且可以根据电池属性不同，在过流测试时，如果达不到过流测试起始电流，电池将自动进入保护状态。综合测试仪支持设置测试电流上限，电池过流测试达到设置值之后自动退出测试，防止大电流烧坏电池。 

    锂电池的不一致性的危害我们都很熟知：容量损失、寿命损失、内阻增大，而为了应对电池的不一致性除了在电池组组装之前进行精细的分选，再有就是综合测试仪中动态压差的测试功能，就是为了检测出电池组充放电的一致性。

    综合测试系统100V/400A/500A系列可细分为100V100A、100V200A、100V300A、100V400A、100V500A、100V600A五个档位，分别支持的放电电流及过流测试最大电流为100A、200A、300A、400A、500A、600A。

    综合测试仪是针对动力电池组的生产检测需要，研发专用于可充电池综合检测，测试仪可以对电池的一些参数做一个定量的精确的测量，可以测量电池的开路电压，内阻，充电，放电性能，电池容量特别针对锂电池的功能还有过充电保护，过放电保护，过电流保护，短路保护等功能，并测出过相应的数值，极大的方便了电池的生产和售前售后服务工作，采用非常简单的几个步骤就可以直观的判断电池的性能和好坏，同时也具有快速筛选的功能，可以设定测量参数的上限和下限，可以容易的从一批电池成品中快速检测出不良电池，提高了生产效率。