HAWKER蓄电池单元类型

若非军用、医疗、无人机以及特斯拉电动轿车等新需求的呈现，18650的需求本应在2011年到达高峰。消费产品转向扁平化规划以及电动轿车动力总成选用更大尺度的电池，终究将使18650市场饱和。21700电池是新呈现的类型。

还有其他圆柱形锂离子电池类型，尺度包含20700、21700和22700。与此同时，特斯拉、松下和三星已决定选用21700，因其便于制作、容量最优且具有其他优势。18650的体积约为16立方厘米（16毫升），容量约3000mAh；而21700电池的体积约为24立方厘米（24毫升），据称容量可达6000mAh，体积仅添加50%，容量却简直翻倍。特斯拉轿车公司将其公司的新式21700称为“能量密度最高且本钱最低的电池”。（特斯拉推崇的2170命名法并不彻底准确；21700类型的终究一个零表明该圆柱形电池符合IEC规范。）

直径为26毫米的较大26650电池不如18650电池那么受欢迎。26650电池常用于读档平衡体系。听说，较厚的电池比薄的更难制作。人们更倾向于将电池做得更长。E-One Moli Energy还出产了一种26700电池。

一些铅酸体系也借鉴了圆柱形规划。这种电池被称为霍克尔旋风（Hawker Cyclone），与传统的棱柱形规划比较，它具有更好的电池稳定性、更高的放电电流和更好的温度稳定性。霍克尔旋风有其共同的规范。

尽管圆柱形电池在并排放置时会因发生空腔而无法彻底运用空间，但其能量密度仍高于方形/软包锂离子电池。3Ah的18650电池能量密度可达248Ah/kg，而现代软包电池约为140Ah/kg。圆柱形电池较高的能量密度弥补了其堆叠能力的不足，且空腔可用于散热，从而改善热办理。

尽管无法彻底防止电池分解，但能够阻挠其延伸。圆柱形电池一般会留有距离，以防某一电池发生热失控时引发连锁反应。这种距离也有助于热办理。此外，圆柱形电池的尺度不会发生变化。比较之下，5mm厚的方形电池在运用过程中或许会胀大至8mm，因此必须预留空间。

扣子电池

扣子电池，也被称为币电池，使得20世纪80年代的便携式设备能够完成紧凑规划。经过将电池单元堆叠成管状，能够完成更高的电压。无绳电话、医疗设备和机场安检棒都运用了这些电池。

尽管体积细巧且制作本钱低廉，但堆叠式扣子电池逐步失宠，被更传统的电池格式所替代。扣子电池的一个缺点是假如充电过快会导致胀大。扣子电池没有安全排气孔，只能以10到16小时的充电时刻进行充电；但是，新式规划声称具有快速充电能力。

如今运用的大多数扣子电池都是不行充电的，常见于医疗植入物、手表、助听器、轿车钥匙和内存备份中。图4展现了扣子电池的剖面图。

注意	将扣子电池放在儿童触摸不到的当地。吞食电池或许会导致严峻的健康问题。拜见BU-703 电池的健康隐患.

图4：扣子电池体积细巧，多数为单次运用的原电池[4]

方形电池

现代方形电池诞生于20世纪90年代初，满意了市场对更薄尺度的需求。这类电池选用优雅的包装，形似口香糖盒或细巧克力条，经过分层结构完成了空间运用最优化。其他规划则选用卷绕后压平的伪方形果冻卷结构。这类电池容量范围在800mAh至4000mAh之间，首要运用于手机、平板电脑及超薄笔记本电脑领域。现在尚无一致规范规范，各制作商均选用自主规划。

棱柱形电池也有大尺度规范。它们封装在焊接的铝制外壳中，容量为20-50Ah，首要用于混合动力和电动轿车的电动动力体系。图5展现了棱柱形电池。

图5：棱柱形电池的横截面[5]

棱柱形电池提高了空间运用率并允许灵活规划，但其制作本钱或许更高，热办理效率较低，且循环寿数或许短于圆柱形规划。需预留必定的胀大空间。

棱柱形电池需求巩固的外壳以完成紧缩。由于燃料费积累导致的细微胀大是正常的，必须预留胀大空间；一个5毫米（0.2英寸）的电池在经过500次循环后或许会胀大至8毫米（0.3英寸）。假如变形导致电池揉捏电池仓，请停止运用该电池。胀大的电池或许会损坏装备并危及安全。

软包电池

1995年，软包电池凭仗一种急进的新规划令电池界为之震动。它摒弃了传统的金属圆柱体和玻璃-金属电极引线，转而选用导电箔片焊接到电极上，并以彻底密封的方法引出至外部。图6展现了软包电池的结构。

图6：软包电池[6]

软包电池为电池规划供给了一种简略、灵活且轻量化的解决方案。尽管主张施加必定的堆叠压力，但必须预留胀大空间。软包电池能够供给大电流放电，但在轻负载条件下以及中等充电速率下功能最佳。

软包电池对空间的运用效率最高，封装效率可达90–95%，在电池组中居首。撤销金属外壳减轻了分量，但电池需求支撑结构，而且电池仓必须预留胀大空间。软包电池组广泛运用于消费电子、军事和轿车领域。现在尚无规范化的软包电池，各制作商均规划自己的产品。

软包电池一般为锂聚合物电池。小型电池因其能供给高放电电流，常用于无人机和爱好类小工具等便携式运用。而容量在40安时左右的大型电池则用于储能体系（ESS），由于电池数量较少能简化电池组规划。

尽管软包电池易于堆叠，但必须考虑其胀大问题。小型软包电池在500次循环后或许会胀大8-10%，而大型电池在5000次循环后或许会胀大到同样的程度。最好不要将软包电池上下堆叠，而应平放，或并排摆放，并在它们之间留出额定空间。要防止尖利边际，由于电池胀大时或许会受到应力。

严峻的鼓胀令人担忧。运用软包电池的用户陈述称，在质量较差的批次中，鼓胀发生率高达3%。由此发生的压力或许会导致电池盖决裂，甚至在某些状况下损坏显现屏和电子电路板。一旦发现电池鼓胀，应立即停止运用，且切勿在靠近热源或火源的当地刺破鼓胀的电池单元。逸出的气体或许会被点着。图7展现了一个鼓胀的软包电池单元。

图7：胀大的软包电池[2]

胀大或许是由于产气引起的。新规划正在对此进行改善。大型软包电池规划的胀大程度较低。发生的气体首要包含CO₂（二氧化碳）和CO（一氧化碳）。

软包电池的制作过程中会在旁边面添加一个暂时的“气袋”。在构成固体电解质界面（SEI）时，气领会逸入气袋中在初次充电过程中，气袋会被切除，电池包作为终究工序的一部分从头密封。构成稳定的SEI膜是杰出化成工艺的要害。后续充电应发生极少的气体，但是，气体生成（也称为产气）无法彻底防止。这是由于电解液在运用和老化过程中发生分解所造成的。过充和过热等应力会加剧产气。正常运用时呈现鼓包一般暗示该批次电池存在缺点。

这项技术已趋于老练，软包和方形电池的容量潜力比圆柱形电池更大。大型平板电池在电动动力体系和储能体系（ESS）中运用作用杰出。现在软包/方形电池的每千瓦时本钱仍高于18650电池，但这一状况正在改变。图8比较了圆柱形、棱柱形和软包电池（也称为层压电池）的价格。平面电池规划正变得具有价格竞争力，电池专家猜测电池格式将向这些类型改变，特别是假如能够满意圆柱形电池的相同功能规范的话。

图8：锂离子电池价格（美元/瓦时）[3]

历史上，方形和软包（层压）电池的制作本钱较高，但它们正与圆柱形规划趋同。定价仅涉及裸电芯的制作。

亚洲电池制作商预计四种最常见的锂离子电池本钱将下降，这四种电池分别是18650、21700、方形和软包电池。21700电池有望在未来几年完成最大的本钱降幅和经济性出产，预计到2025年将与软包电池到达价格平衡（图9).

图9：锂离子电池类型的价格比较[7]

自动化使得2025年21700电池与软包电池的价格到达均衡。这不包含包装环节，由于方形电池和软包电池在包装本钱上具有优势。

弗劳恩霍夫猜测21700和软包电池将完成最快增长，而流行的18650电池将保持其位置。每千瓦时的本钱不包含电池办理体系和包装。所选电池类型会影响包装本钱，由于棱柱形电池能够轻松堆叠；软包电池或许需求一些紧缩，而圆柱形电池需求支撑体系，这会发生空地。用于电动轿车的大型电池组还包含会添加本钱的气候控制体系。

摘要

经过仿制食品包装的方法，制作商企图简化软包电池的制作工艺。各种电池形态各有优劣，总结如下。

• 圆柱形电池具有高比能量、杰出的机械稳定性和合适自动化出产的特色。其电池规划允许添加其他形式无法完成的安全功能（拜见BU-304b：让锂离子电池更安全）；它循环功能杰出，日历寿数长，本钱低，但包装密度不抱负。圆柱形电池常用于便携式运用。

• 棱柱形电池为了确保稳定性，棱柱形电池一般被封装在铝或钢制外壳中。这种电池选用卷绕式或叠片式结构，具有较高的空间运用率，但制作本钱或许高于圆柱形电池。现代棱柱形电池广泛运用于电动轿车动力体系和储能体系。

• 软包电池选用层压式结构，封装在袋状外壳中。它具有分量轻、本钱低的长处，但暴露在潮湿和高温环境下会缩短运用寿数。施加细微的堆叠压力能够防止分层，从而延长电池寿数。在某些电池规划中，需考虑在500次循环后或许呈现8–10%的胀大。大容量电池最合适在轻负载和中等充电时刻内运用。软包电池正日益遍及，其运用领域与棱柱形电池相似。