鉅大LARGE | 點擊量：905次 | 2019年04月29日
如何應對方形鋰電池的典型問題
本文主要介紹方形鋰電池基本結(jié)構(gòu)，優(yōu)缺點，典型模組；電池做大以后側(cè)面鼓脹問題及應對，散熱不良問題及應對。
方形電池基本結(jié)構(gòu)
一個典型的方形鋰電池，主要組成部件包括：頂蓋，殼體，正極板、負極板、隔膜組成的疊片或者卷繞，絕緣件，安全組件等。其中，紅圈中的兩個是安全結(jié)構(gòu)，NSD針刺安全裝置；OSD過充保護裝置。
針刺安全保護裝置(NSD，NailSafetyDevice)。這是在卷芯的最外面加上了金屬層，例如銅薄片。當針刺發(fā)生時，在針刺位置產(chǎn)生的局部大電流通過大面積的銅薄片迅速把單位面積的電流降低，這樣可以防止針刺位置局部過熱，緩減電池熱失控發(fā)生。
過充安全保護裝置(OSD，OverchargeSafetyDevice)，目前這個安全設(shè)計在很多電池上都能看到。一般是一個金屬薄片，配合fuse使用，fuse可以設(shè)計到正極集流體上，過充時電池內(nèi)部產(chǎn)生的壓力使得OSD觸發(fā)內(nèi)部短路，產(chǎn)生瞬間大電流，從而使Fuse熔斷，從而切斷電池內(nèi)部電流回路。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
殼體一般為鋼殼或者鋁殼，隨著市場對能量密度的追求的驅(qū)動以及生產(chǎn)工藝的進步，鋁殼逐漸成為主流。
方形電池特點
方形電池是國內(nèi)較早推廣的一種動力電池形式。2016年數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)圓柱、軟包、方形鋰電池產(chǎn)量分別為13.92GWh、21.64GWH、28.14GWh，占比分別為21.85%、33.97%、44.17%。方形電池重新獲得了市場的重視。
優(yōu)點，方形電池封裝可靠度高；系統(tǒng)能量效率高；相對重量輕，能量密度較高；結(jié)構(gòu)較為簡單，擴容相對方便，是當前通過提高單體容量來提高能量密度的重要選項；單體容量大，則系統(tǒng)構(gòu)成相對簡單，使得對單體的逐一監(jiān)控成為可能；系統(tǒng)簡單帶來的另外一個好處是穩(wěn)定性相對好。
缺點，由于方形鋰電池可以根據(jù)產(chǎn)品的尺寸進行定制化生產(chǎn)，所以市場上有成千上萬種型號，而正因為型號太多，工藝很難統(tǒng)一；生產(chǎn)自動化水平不高，單體差異性較大，在大規(guī)模應用中，存在系統(tǒng)壽命遠低于單體壽命的問題。
說到這里，不能不提一下2017年7月頒布，去年2月正式實施的國家推薦標準《GB/T34013-2017電動汽車用動力蓄電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸》，其中針對方形電池，給出了8個系列的尺寸，如下圖和下表所示。
個人覺得，對電芯規(guī)格尺寸做出引導，短期也許沒有特別明顯的效果，甚至有人覺得這個時候給出指導意見，會束縛行業(yè)發(fā)展，而改變產(chǎn)品尺寸，對電芯生產(chǎn)來說，還不僅僅是工裝模具的問題，影響甚大。
但作為一個推薦標準，只要能夠給籌備新生產(chǎn)能力和做產(chǎn)線調(diào)整的廠家一個傾向，長期來看，必然對規(guī)格尺寸逐漸的向系列化方向發(fā)展有推動作用。而電芯和模塊的一致性，是真正實現(xiàn)梯次利用的前提。至于技術(shù)路線在今后可能出現(xiàn)跨越，其實并不影響沒有出現(xiàn)跨越之前向可見目標前進的努力。
鋰電池系統(tǒng)，對于防止熱失控問題，最理想的就是能夠直接檢測到每一顆電芯的參數(shù)（最基本的溫度，電壓、電流等），這樣的話，即使沒有新型物美價廉功能好的新型傳感器出現(xiàn)，對熱失控的預警和處置也都會成為可能。系統(tǒng)內(nèi)電芯數(shù)量少，這應該是方形電池重要的競爭力之一。
