Technische Unterschiede und Anwendungen von prismatischen Batterien mit Aluminium-gehäuse und prismatischen Batterien mit Soft-Packung

Mit der rasanten Entwicklung der Märkte für neue Energiefahrzeuge, Energiespeichersysteme und industrielle Stromversorgung entwickeln sich die Verpackungsformen für Lithium-Ionen-Batterien ständig weiter. Derzeit sind die gängigen prismatischen Lithiumbatterien auf dem Markt hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: prismatische Batterien mit Aluminiumgehäuse und prismatische Softpack-Batterien. Diese beiden Technologien unterscheiden sich erheblich im strukturellen Design, der Sicherheitsleistung, der Energiedichte, den Herstellungskosten und den Anwendungsszenarien. Das Verständnis ihrer Eigenschaften ist von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung von Leistungsbatterien, Energiespeichersystemen und Batteriepackstrukturen.

 

 

 

Prismatische Batterien mit Aluminium--Gehäuse verwenden Aluminium als Außenhülle und bilden durch Laserschweißen oder Verkapselungsprozesse eine stabile Struktur. Diese Produkte werden häufig in Fahrzeugen mit neuer Energie, Energiespeichergeräten und industriellen Stromversorgungssystemen eingesetzt. Ihre Kernstruktur besteht typischerweise aus einer Aluminiumhülle für prismatische Lithiumzellen, wodurch eine hohe mechanische Festigkeit und strukturelle Stabilität erreicht wird.

 

Prismatische Soft-{0}Pack-Batterien verwenden eine Aluminium-{1}Kunststoff-Verbundfolie als äußeres Verpackungsmaterial, wobei die inneren Zellen durch einen Heißsiegelprozess eingekapselt werden. Durch die größere Flexibilität des Verpackungsmaterials können flexiblere Größendesigns erreicht werden, die gewisse Vorteile im Bereich Leichtbau bieten.

 

 

 

Prismatische Batterien mit Aluminiumgehäuse-bieten unter normalen Betriebsbedingungen einen hohen mechanischen Schutz und widerstehen effektiv äußeren Stößen und Druck. Daher werden sie häufig in Aluminiumgehäusen für Autobatterien und große Energiespeichersysteme verwendet.

 

Wenn der Innendruck aufgrund von Laden/Entladen, Temperaturänderungen oder Gasentwicklung ansteigt, kann es zu einer leichten Ausdehnung der Aluminiumgehäusestruktur kommen. Unter extremen Bedingungen wird ein Sicherheitsventil aktiviert, um den Innendruck abzulassen und so das Risiko zu verringern.

 

Im Gegensatz dazu wölben sich Beutelbatterien aufgrund ihrer flexiblen Aluminium-Kunststofffolienkapselung typischerweise, wenn der Innendruck steigt. Ihr Druckentlastungsmechanismus ist relativ sanft, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Gehäusebruchs verringert wird, was in einigen Anwendungen der Unterhaltungselektronik und bei Leichtbauanwendungen Aufmerksamkeit erregt.

 

 

Die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien bei niedrigen Temperaturen-wird in erster Linie vom Elektrolyt- und Materialsystem beeinflusst, aber auch die Verpackungsmethode hat einen gewissen Einfluss auf die Leistung.

 

Herkömmliche prismatische Batterien mit Aluminiumgehäuse werden häufig in Aluminiumgehäusen für Lithium-Batteriepaketlösungen für Elektrofahrzeuge verwendet und gewährleisten eine gute strukturelle Stabilität in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen. Wenn jedoch die Temperatur sinkt, erhöht sich der Innenwiderstand der Batterie, was zu einer Verringerung der Entladekapazität führt-ein häufiges Problem, mit dem alle flüssigen Lithiumbatterien konfrontiert sind.

 

Beutelbatterien ermöglichen aufgrund ihres flexibleren strukturellen Designs vielfältige Formdesigns und verbessern die Kapazitätsausnutzung auf begrenztem Raum, was ihnen einen Vorteil bei Anwendungen mit hoher -Energie-Dichte verschafft.

 

 

Bei gleichen Volumenbedingungen sind Beutelbatterien im Allgemeinen leichter als Batterien mit Aluminium-gehäuse, da ihre Verpackungsmaterialien leichter sind und einen geringeren Anteil an inaktiven Materialien enthalten.

 

Aus struktureller Sicht erhöhen prismatische Batterien mit Aluminiumgehäusen für LFP-Batterien zwar das Gehäusegewicht, bieten aber einen besseren mechanischen Schutz und eine bessere Systemzuverlässigkeit und behalten so eine wichtige Position bei Leistungsbatterien und Energiespeicherung.

 

Beutelbatterien können die Volumenausnutzung und die gravimetrische Energiedichte weiter verbessern und bieten Vorteile für Produkte, bei denen Reichweite und Leichtbau im Vordergrund stehen.

 

 

Die aktuelle Industriekette für prismatische Batterien mit Aluminiumgehäuse ist hoch ausgereift und die zugehörigen Materialien, Geräte und Prozesse ermöglichen eine Produktion in großem Maßstab.

 

Beispielsweise verfügt das Batteriegehäuse, das im Aluminiumgehäuse für Powerwall-Lithium-Batteriepacks verwendet wird, über eine vollständige Lieferkette, was zu relativ niedrigen Gesamtherstellungskosten führt. Darüber hinaus erleichtert die Aluminiumgehäusestruktur die automatisierte Produktion und Packungsmontage und verbessert so die Produktionskonsistenz und Produktzuverlässigkeit.

 

Soft-Pack-Batterien hingegen stellen höhere Anforderungen an Aluminium--Kunststofffolienmaterialien, Verkapselungsprozesse und Produktionsumgebungen, was zu größeren Herstellungsschwierigkeiten und Materialkosten führt. Daher sind ihre Gesamtproduktionskosten in der Regel höher als die von Lösungen mit Aluminiumgehäuse.

 

 

Prismatische Batterien mit Aluminiumgehäuse-haben die folgenden Eigenschaften:

Hohe Verkapselungsfestigkeit und strukturelle Stabilität;
Große Einzelzellenkapazität, die die Systemintegration erleichtert;
Ausgereiftes Wärmemanagement-Design;
Einfache Standardisierung der Produktion; Weit verbreitet in Aluminiumgehäusen für Auto-LiFePO4-Akkus und Energiespeichersysteme.

 

Allerdings unterliegen sie auch bestimmten Einschränkungen:

Viele Produktspezifikationen und Modelle;
Schwierigkeiten bei der Vereinheitlichung von Automatisierungsstandards;
Geringe Kompatibilität zwischen verschiedenen Herstellern.
Höhere Komplexität beim Batteriepack-Design.

 

 

Zu den Hauptvorteilen von Softpack-Batterien gehören:

 

Geringeres Gewicht;
Höhere Volumenausnutzung;
Größere Gestaltungsfreiheit;
Relativ gleichmäßige Wärmeverteilung;
Geeignet für leichte Produktdesigns.

Ihre Einschränkungen spiegeln sich hauptsächlich in Folgendem wider:

Schwächerer äußerer Schutz;
Höhere Abhängigkeit von der Modulstruktur;
Strenge Transport- und Montageanforderungen;

Bedarf an einem ausgefeilteren mechanischen Unterstützungsdesign für den Langzeitgebrauch.

 

 

In den letzten Jahren haben sich Prismenbatterien mit der rasanten Entwicklung neuer Energiefahrzeuge und Energiespeicherindustrien nach und nach zur Mainstream-Lösung auf dem Markt entwickelt.

 

Im Bereich der neuen Energiefahrzeuge werden Leistungsbatteriesysteme mit einem Aluminiumgehäuse für den LiFePO4-Akku für Elektrobusse von Elektrofahrzeugen und einem Aluminiumgehäuse für den Lifepo4-Akku für Elektroautos aufgrund ihrer zuverlässigen Struktur und einfachen Wartung häufig verwendet.

 

Auf dem Markt für zweirädrige Fahrzeuge und leichte Energie- wächst die Nachfrage nach Aluminiumgehäusen für Elektrofahrrad-Akkus und Aluminiumgehäusen für Li-{2}}Ionen-Elektrofahrrad-Akkus-bezogener Produkte weiter und stellt höhere Anforderungen an das Gewicht und die Sicherheit der Batterien.

 

Unterdessen verzeichnet der Energiespeichermarkt auch ein rasantes Wachstum der Nachfrage nach Strukturkomponenten wie Aluminiumgehäusen für Lithium-Eisenphosphat-Batteriezellen, prismatischen LFP-Zellen und Aluminiumgehäusen für Lithiumzellen.

 

 

 

Prismatische Batterien mit Aluminium-gehäuse und prismatische Beutelbatterien repräsentieren zwei unterschiedliche Entwicklungsrichtungen. Mit Aluminium-verkleidete Strukturen mit hoher mechanischer Festigkeit, ausgereiften Herstellungsprozessen und ausgezeichneter Systemzuverlässigkeit werden häufig in Leistungsbatterien und Energiespeichern eingesetzt.

 

Beutelstrukturen hingegen basieren auf den Vorteilen ihres geringen Gewichts und ihrer hohen Energiedichte und nehmen in einigen High-End-Anwendungsszenarien eine wichtige Position ein.

 

In der Zukunft werden kontinuierliche Fortschritte in der Materialtechnologie, dem Strukturdesign und den Herstellungsprozessen erzielt, sei es bei Aluminiumgehäusen für Lithiumzellenbatterien,Lithium-Eisen-Zellen-Aluminiumschalenoder neue Batterieverpackungstechnologien werden die neue Energiebranche in Richtung höherer Sicherheit, höherer Energiedichte und längerer Lebensdauer vorantreiben.