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技术干货丨18650/21700电池性能、成本大比拼

技术干货丨18650/21700电池性能、成本大比拼 百耐信科技
2021-01-09
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导读:自从1994年松下集团首次推出18650型号锂电池以来,该型号锂电池已经取得了巨大的成功。


    自从1994年松下集团首次推出18650型号锂电池以来,该型号锂电池已经取得了巨大的成功,特斯拉早期推出的ModelS、X和3系电动汽车采用的就是由日本松下公司提供的18650锂电池,近些年为了更好地提升电池包的功率密度,减少电池包内锂电池的数量,松下集团又推出了存储量更大的21700型号锂电池,并应用在最新的Model3车型上。

    近期,德国ZentrumfürSonnenenergie-undWasserstoff-ForschungBaden-Württemberg研究所的JasonB.Quinn(第一作者,通讯作者)和KarstenRichter(通讯作者)详细比照了18650锂电池和21700锂电池在动能、存储量、功率密度、内电阻和热特点、成本费用上的差别(参加比照的电池信息以下表图示)。

    下面的图为锂电池功率密度与阴极的涂覆壁厚中间的影响,从图上咱们可以注意到锂电池的功率密度与阴极的涂覆壁厚中间存在显著的线性相关,阴极的涂覆量越高则锂电池的功率密度越高。另外咱们还注意到在一致的阴极壁厚下,几类不一样构造的锂电池功率密度是非常相似的,锂电池的构造针对功率密度的干扰非常小。

    下面的图为18650、20700和21700   3种锂电池的内电阻与锂电池动能中间的影响,从图上咱们可以注意到锂电池的内电阻显著分为了两大阵营,18650锂电池派系,20700和21700派系,18650锂电池的内电阻要显著大于21700和20700锂电池。在一致类型的锂电池中,锂电池的内电阻伴随着锂电池动能的提升而逐渐提升,这关键由于更强的动能代表着更厚的电级,进而造成電子和离子的外扩散难易度提升,另外伴随着电级壁厚的提升,锂电池内可以卷进的电级长短也会减少,造成电级总面积的减低,这都是会显著的提升锂电池的内电阻。

    下面的图为软包电池、18650、20700和21700锂电池的内电阻与电级总面积中间的影响,从图上可以见到几类锂电池的内电阻与电级总面积中间的影响曲线图全是一致的,也就是电级总面积越大锂电池的内电阻越小,因而21700电池内阻较低关键由于其电级总面积非常大。

    下面的图为功率型和动能型的18650、21700锂电池的高倍率性能指标曲线图,功率型和动能型21700锂电池的金属电极壁厚各自为65um和91um,功率型和动能型的18650锂电池金属电极壁厚各自为34um和101um。从下面的图可以见到见到动能型锂电池的金属电极壁厚偏厚,因而在大高倍率下性能指标大幅度衰降。而金属电极壁厚较薄的功率型锂电池在很大的高倍率下性能指标体现则好些的多,充放电动能衰降并不大,只是是锂电池的电极化出現了一定的成的提高。

    下面的图为功率型和动能型的18650、21700锂电池在不同充放电高倍率下的容积,从图中可以见到动能型的锂电池见到充放电流程中损失在电极化、欧姆阻抗上的动能比较多,因而锂电池的溫度上升都要显著超过功率型的锂电池。21700锂电池见到锂电芯体型较为大,锂电池比,散热处理总面积较小,因而容积较为大,18650锂电池见到锂电池还要体型较为小,比,散热处理总面积很大,因而在充放电的流程中容积要显著少于21700锂电池。

    下面的图为不同类型的锂电池在不同充放电高倍率下的最大容积,从图中可以见到随着锂电池尺寸的增大(18650到21700)和锂电池动能的提高,不同高倍率下的最大容积曲线图的斜率也出現了显著的提高,表明大尺寸和高容量的锂电池在充放电流程中的产热也更大。

    接下来就是两种锂电池的成本对比了,大家最先从单个锂电池层次看来一下锂电池的成本费用:


1)两种锂电池的金属电极生产都是相同的,因而在金属电极生产、锂电芯卷绕这一部分都是相同;

2)锂电池壳体,见到21700锂电池的直径更大,可以容纳更多的锂电芯,因而每Wh所需要的外壳,21700锂电池要比18650锂电池少33%,因而21700锂电池的外壳成本费用低于18650。

3)见到相同的Wh数的锂电池数目减少33%,因而对注液、密封流程的要求也有些减少,成本费用有些减少。

4)相同见到锂电池总体数目的减少,针对化成设施的要求也大大减少,提高了速率,减少了成本费用。


在Pack层面21700一样具备优越性:


1)最先是选用21700锂电池充电电池18650锂电池后,在电池包电池容量一样的状况下,电池包内的单个锂电池总数将要大幅度缩减,减少了电池包构造的复杂性和pack难度系数。

2)比较少的锂电池总数也减少了BMS的监管难度系数。

3)21700锂电池替换18650锂电池后并不会减少锂电池模块内的孔隙度,因而电池包的体型和制冷构造的总数是一样。

根据比照18650、20700和21700锂电池,咱们看到:


1)每一个21700单个锂电池含有的能量比18650高50%上下,因而在运用中单个锂电池的总数能够大幅度的减少;


2)由于21700锂电池的能量更多,因而制造一样Wh的锂电池须要的零件和设施的总数缩减,有益于减少成本费用;


3)21700锂电池并不会显著的提高锂电池的能量密度,锂离子电池的能量密度主要还是与电极的涂布量有关。



深圳市百耐信科技有限公司


    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。


公司部分热销产品


01

双面自动点焊机:DH-20000RF/DH-20000RG


    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。


02

单面自动点焊机:DH-10000RF/DH-10000RG


    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。


03

逆变直流点焊机系列:WTB-5000/WTB-8000


    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。

04

自动分选机系列:FX-05C/FX-10D/FX-11A


    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!


05

百耐信- 自动青稞贴纸机 MD-480/MD-580


    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!


06

视觉CCD检测设备:CCD-5035B/CCD-5036B


    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。

07

百耐信- 动力电池组综合测试仪


    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。


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