方形锂电池的结构和优缺点有哪些？

2021-11-04 16:28

锂离子电池按外形分为方形锂电池(如常用的手机电池电芯)、柱形锂电池(如18650、18500等)和扣式锂电池；锂电池按外包材料分为铝壳锂电池、钢壳锂电池、软包电池；按正极材料分为钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、锂聚合物。

目前，主流的锂电池封装形式主要有三种，即圆柱、方形和软包。方形锂电池通常是指铝壳或钢壳方形电池，方形电池的普及率在国内很高。方形电池的结构较为简单，不像圆柱电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，所以整体附件重量要轻，相对能量密度较高。

方形锂电池的结构

一个典型的方形锂电池，主要组成部件包括：顶盖，壳体，正极板、负极板、隔膜组成的叠片或者卷绕，绝缘件，安全组件等。其中，红圈中的两个是安全结构，NSD针刺安全装置；OSD过充保护装置。

针刺安全保护装置。这是在卷芯的最外面加上了金属层，例如铜薄片。当针刺发生时，在针刺位置产生的局部大电流通过大面积的铜薄片迅速把单位面积的电流降低，这样可以防止针刺位置局部过热，缓减锂电池热失控发生。

过充安全保护装置，目前这个安全设计在很多电池上都能看到。一般是一个金属薄片，配合fuse使用，fuse可以设计到正极集流体上，过充时锂电池内部产生的压力使得OSD触发内部短路，产生瞬间大电流，从而使Fuse熔断，从而切断电池内部电流回路。

壳体一般为钢壳或者铝壳，随着市场对能量密度的追求的驱动以及生产工艺的进步，铝壳逐渐成为主流。

方形锂电池的优缺点有哪些？

优点，方形锂电池封装可靠度高；系统能量效率高；相对重量轻，能量密度较高；结构较为简单，扩容相对方便，是当前通过提高单体容量来提高能量密度的重要选项；单体容量大，则系统构成相对简单，使得对单体的逐一监控成为可能；系统简单带来的另外一个好处是稳定性相对好。

缺点，由于方形锂电池可以根据产品的尺寸进行定制化生产，所以市场上有成千上万种型号，而正因为型号太多，工艺很难统一；生产自动化水平不高，单体差异性较大，在大规模应用中，存在系统寿命远低于单体寿命的问题。

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