1. a چیستباتری لیتیومی استوانه ای?

1).تعریف باتری استوانه ای

باتری های لیتیومی استوانه ای به سیستم های مختلفی از فسفات آهن لیتیوم، اکسید کبالت لیتیوم، منگنات لیتیوم، هیبرید کبالت- منگنز و مواد سه تایی تقسیم می شوند.پوسته بیرونی به دو نوع پوسته فولادی و پلیمری تقسیم می شود.سیستم های مواد مختلف مزایای متفاوتی دارند.در حال حاضر، سیلندرها عمدتاً باتری های لیتیوم آهن فسفات استوانه ای پوسته فولادی هستند که با ظرفیت بالا، ولتاژ خروجی بالا، عملکرد چرخه شارژ و دشارژ خوب، ولتاژ خروجی پایدار، تخلیه جریان زیاد، عملکرد الکتروشیمیایی پایدار و استفاده ایمن مشخص می شوند. محدوده دمای عملیاتی گسترده، و سازگار با محیط زیست، به طور گسترده ای در لامپ های خورشیدی، لامپ های چمن، انرژی پشتیبان، ابزارهای برق، مدل های اسباب بازی استفاده می شود.

2).ساختار باتری استوانه ای

ساختار یک باتری استوانه ای معمولی شامل: پوسته، کلاهک، الکترود مثبت، الکترود منفی، جداکننده، الکترولیت، عنصر PTC، واشر، شیر اطمینان و غیره است. به طور کلی، قاب باتری، الکترود منفی باتری است، درپوش باتری است. الکترود مثبت باتری و بدنه باتری از ورق فولادی با روکش نیکل ساخته شده است.

3).مزایای باتری های لیتیومی استوانه ای

در مقایسه با بسته‌های نرم و باتری‌های لیتیوم مربعی، باتری‌های لیتیومی استوانه‌ای دارای طولانی‌ترین زمان توسعه، استانداردسازی بالاتر، فناوری بالغ‌تر، عملکرد بالا و هزینه کم هستند.

· فن آوری تولید بالغ، هزینه PACK کم، بازده محصول باتری بالا، و عملکرد خوب اتلاف گرما
· باتری های استوانه ای یک سری از مشخصات و مدل های استاندارد یکپارچه بین المللی را با تکنولوژی بالغ و مناسب برای تولید انبوه مداوم تشکیل داده اند.
· سیلندر دارای سطح ویژه بزرگ و اثر اتلاف گرما خوب است.
· باتری های استوانه ای به طور کلی باتری های مهر و موم شده هستند و هیچ مشکلی در نگهداری در طول استفاده وجود ندارد.
· پوسته باتری دارای ولتاژ مقاومت بالایی است و هیچ پدیده ای مانند انبساط باتری بسته بندی مربعی و انعطاف پذیر در حین استفاده وجود نخواهد داشت.

4).مواد کاتد باتری استوانه ای

در حال حاضر، مواد کاتد باتری استوانه‌ای تجاری اصلی عمدتاً شامل لیتیوم اکسید کبالت (LiCoO2)، اکسید لیتیوم منگنز (LiMn2O4)، سه تایی (NMC)، فسفات آهن لیتیوم (LiFePO4) و غیره است. باتری‌ها با سیستم‌های مواد مختلف دارای ویژگی‌های متفاوتی هستند. به شرح زیر است:

5）.مواد آند برای باتری استوانه ای

مواد آند باتری استوانه‌ای تقریباً به شش نوع تقسیم می‌شوند: مواد آند کربن، مواد آند آلیاژی، مواد آند مبتنی بر قلع، مواد آند نیترید فلزی واسطه‌ای حاوی لیتیوم، مواد سطح نانو و مواد نانو آند.

· مواد آند مواد در مقیاس نانو کربن: مواد آندی که در واقع در باتری‌های لیتیوم یون استفاده شده‌اند، اساساً مواد کربنی هستند، مانند گرافیت مصنوعی، گرافیت طبیعی، میکروکره‌های کربن مزوفاز، کک نفتی، فیبر کربن، کربن رزین پیرولیتیک و غیره.
· مواد آند آلیاژی: شامل آلیاژهای مبتنی بر قلع، آلیاژهای مبتنی بر سیلیکون، آلیاژهای مبتنی بر ژرمانیوم، آلیاژهای مبتنی بر آلومینیوم، آلیاژهای مبتنی بر آنتیموان، آلیاژهای مبتنی بر منیزیم و آلیاژهای دیگر.در حال حاضر هیچ محصول تجاری وجود ندارد.
· مواد آند مبتنی بر قلع: مواد آند مبتنی بر قلع را می توان به اکسیدهای قلع و اکسیدهای مرکب مبتنی بر قلع تقسیم کرد.اکسید به اکسید فلز قلع در حالت های ظرفیت مختلف اشاره دارد.در حال حاضر هیچ محصول تجاری وجود ندارد.
· هیچ محصول تجاری برای مواد آند نیترید فلزی واسطه حاوی لیتیوم وجود ندارد.
· مواد در مقیاس نانو: نانولوله های کربنی، مواد آلیاژی نانو.
· مواد نانو آند: مواد نانو اکسید

2. سلول های باتری لیتیومی استوانه ای

1）.نام تجاری باتری های لیتیوم یون استوانه ای

باتری های لیتیومی استوانه ای در بین شرکت های باتری لیتیومی در ژاپن و کره جنوبی محبوبیت بیشتری دارند.همچنین شرکت‌های بزرگی در چین وجود دارند که باتری‌های لیتیومی استوانه‌ای تولید می‌کنند.اولین باتری لیتیومی استوانه ای در سال 1992 توسط شرکت سونی ژاپن اختراع شد.

مارک های معروف باتری لیتیوم یون استوانه ای: Sony، Panasonic، Sanyo، Samsung، LG، BAK، Lishen و غیره.

2）.انواع باتری لیتیوم یونی استوانه ای

باتری های لیتیوم یون استوانه ای معمولاً با پنج رقم نشان داده می شوند.با شمارش از سمت چپ، رقم اول و دوم به قطر باتری، رقم سوم و چهارم به ارتفاع باتری و رقم پنجم نشان دهنده دایره است.انواع مختلفی از باتری های لیتیومی استوانه ای وجود دارد که رایج ترین آنها 10400، 14500، 16340، 18650، 21700، 26650، 32650 و غیره است.

① باتری 10440

باتری 10440 یک باتری لیتیومی با قطر 10 میلی متر و ارتفاع 44 میلی متر است.اندازه آن همان چیزی است که ما اغلب آن را "نه" می نامیم.باتری 7”.ظرفیت باتری به طور کلی کوچک است، تنها چند صد میلی آمپر ساعت.این عمدتا در محصولات مینی الکترونیکی استفاده می شود.مانند چراغ قوه، مینی اسپیکر، بلندگو و ....

②باتری 14500

باتری 14500 یک باتری لیتیومی با قطر 14 میلی متر و ارتفاع 50 میلی متر است.این باتری به طور کلی 3.7 ولت یا 3.2 ولت است.ظرفیت اسمی نسبتا کوچک است، کمی بزرگتر از باتری 10440.به طور کلی 1600 میلی آمپر ساعت است، با عملکرد تخلیه عالی و بیشترین زمینه کاربردی، عمدتاً لوازم الکترونیکی مصرفی، مانند صدای بی سیم، اسباب بازی های الکتریکی، دوربین های دیجیتال و غیره.

③ باتری 16340

باتری 16340 یک باتری لیتیومی با قطر 16 میلی متر و ارتفاع 34 میلی متر است.این باتری در چراغ قوه های نور قوی، چراغ قوه LED، چراغ های جلو، چراغ های لیزری، وسایل روشنایی و غیره استفاده می شود. اغلب ظاهر می شود.

④ باتری 18650

باتری 18650 یک باتری لیتیومی با قطر 18 میلی متر و ارتفاع 65 میلی متر است.بزرگترین ویژگی آن این است که چگالی انرژی بسیار بالایی دارد و تقریباً به 170 وات ساعت بر کیلوگرم می رسد.بنابراین، این باتری یک باتری نسبتاً مقرون به صرفه است.ما معمولاً اکثر باتری هایی که من می بینم از این نوع باتری ها هستند، زیرا آنها باتری های لیتیومی نسبتاً بالغ هستند، با کیفیت سیستم و پایداری در همه جنبه ها، و به طور گسترده در برنامه هایی با ظرفیت باتری حدود 10 کیلووات ساعت، مانند موبایل استفاده می شوند. تلفن، لپ تاپ و سایر لوازم کوچک.

⑤ باتری 21700

باتری 21700 یک باتری لیتیومی با قطر 21 میلی متر و ارتفاع 70 میلی متر است.به دلیل افزایش حجم و استفاده از فضا، تراکم انرژی سلول باتری و سیستم را می توان بهبود بخشید و چگالی انرژی حجمی آن بسیار بالاتر از باتری های نوع 18650 است که به طور گسترده در وسایل نقلیه دیجیتال، وسایل نقلیه الکتریکی، وسایل نقلیه تعادلی، لیتیوم انرژی خورشیدی استفاده می شود. چراغ های خیابانی باتری، چراغ های LED، ابزار برقی و غیره.

⑥ باتری 26650

باتری 26650 یک باتری لیتیومی با قطر 26 میلی متر و ارتفاع 65 میلی متر است.دارای ولتاژ نامی 3.2 ولت و ظرفیت اسمی 3200 میلی آمپر ساعت است.این باتری ظرفیت عالی و قوام بالایی دارد و به تدریج تبدیل به ترند جایگزینی باتری 18650 شده است.بسیاری از محصولات موجود در باتری‌های برق به تدریج به این امر علاقه دارند.

⑦ باتری 32650

باتری 32650 یک باتری لیتیومی با قطر 32 میلی متر و ارتفاع 65 میلی متر است.این باتری دارای ظرفیت تخلیه مداوم قوی است، بنابراین برای اسباب بازی های الکتریکی، منابع تغذیه پشتیبان، باتری های UPS، سیستم های تولید برق بادی و سیستم های تولید برق هیبریدی بادی و خورشیدی مناسب تر است.

3. توسعه بازار باتری لیتیوم استوانه ای

پیشرفت تکنولوژیکی باتری‌های لیتیوم یون استوانه‌ای عمدتاً از توسعه تحقیقات نوآورانه و کاربرد مواد کلیدی باتری ناشی می‌شود.توسعه مواد جدید باعث بهبود عملکرد باتری، بهبود کیفیت، کاهش هزینه ها و بهبود ایمنی خواهد شد.به منظور برآورده ساختن الزامات کاربردهای پایین دستی برای افزایش انرژی ویژه باتری، از یک سو می توان از مواد با ظرفیت ویژه بالا و از سوی دیگر با افزایش ولتاژ شارژ، از مواد با ولتاژ بالا استفاده کرد.

باتری های لیتیوم یون استوانه ای از سال 14500 تا باتری های تسلا 21700 توسعه یافتند.در توسعه نزدیک و میان مدت، ضمن بهینه سازی سیستم موجود فن آوری باتری های لیتیوم یونی برای پاسخگویی به نیازهای توسعه مقیاس بزرگ وسایل نقلیه انرژی جدید، برای توسعه باتری های جدید لیتیوم یونی برای تمرکز بر بهبود فناوری های کلیدی مانند ایمنی، ثبات، و طول عمر، و به طور همزمان انجام تحقیقات آینده نگر و توسعه باتری های قدرت سیستم جدید.

برای توسعه میان‌مدت تا بلندمدت باتری‌های لیتیوم یون استوانه‌ای، ضمن ادامه بهینه‌سازی و ارتقای باتری‌های لیتیوم یونی جدید، بر تحقیق و توسعه باتری‌های قدرت سیستم جدید تمرکز کنید، که به طور قابل توجهی انرژی ویژه را افزایش می‌دهد و هزینه‌ها را کاهش می‌دهد. برای تحقق بخشیدن به باتری های قدرت عملی و در مقیاس بزرگ برنامه سیستم جدید.

4. مقایسه باتری لیتیوم استوانه ای و باتری لیتیوم مربعی

1）.شکل باتری: اندازه مربع را می توان خودسرانه طراحی کرد، اما باتری استوانه ای را نمی توان مقایسه کرد.

2）.ویژگی های نرخ: محدودیت فرآیند باتری استوانه ای جوش چند ترمینال گوش، مشخصه نرخ کمی بدتر از باتری چند ترمینال مربع است.

3)پلت فرم تخلیه: باتری لیتیومی از همان مواد و الکترولیت الکترود مثبت و منفی استفاده می کند.در تئوری، پلت فرم تخلیه باید یکسان باشد، اما سکوی تخلیه در باتری لیتیوم مربعی کمی بالاتر است.

4）.کیفیت محصول: فرآیند ساخت باتری استوانه ای نسبتاً بالغ است، قطعه قطب دارای احتمال کم نقص شکاف ثانویه است و بلوغ و اتوماسیون فرآیند سیم پیچ نسبتاً زیاد است.فرآیند لمینیت هنوز نیمه دستی است، که کیفیت باتری تأثیر نامطلوبی دارد.

5）.جوشکاری لنگه: جوش‌کاری باطری‌های استوانه‌ای آسان‌تر از باتری‌های لیتیوم مربعی است.باتری های لیتیوم مربعی مستعد جوش کاذب هستند که بر کیفیت باتری تاثیر می گذارد.

6）.بسته بندی به گروه ها: استفاده از باتری های استوانه ای آسان تر است، بنابراین فناوری PACK ساده است و اثر اتلاف گرما خوب است.مشکل اتلاف گرما باید زمانی حل شود که باتری لیتیوم مربعی بسته شود.

7）.ویژگی های ساختاری: فعالیت شیمیایی در گوشه های باتری لیتیوم مربعی ضعیف است، چگالی انرژی باتری به راحتی پس از استفاده طولانی مدت کاهش می یابد و عمر باتری کوتاه است.

5. مقایسه باتری لیتیومی استوانه ای وباتری لیتیومی بسته نرم

1）.عملکرد ایمنی باتری سافت پک بهتر است.باتری بسته نرم با ساختار آلومینیومی پلاستیکی بسته بندی شده است.هنگامی که یک مشکل ایمنی رخ می دهد، باتری بسته نرم به جای اینکه مانند سلول باتری پوسته فولادی یا آلومینیومی منفجر شود، به طور کلی متورم و ترک می کند.;از نظر عملکرد ایمنی بهتر از باتری لیتیومی استوانه ای است.

2）.وزن باتری بسته نرم نسبتا سبک است، وزن باتری بسته نرم 40٪ سبک تر از باتری لیتیومی پوسته فولادی با همان ظرفیت و 20٪ سبک تر از باتری لیتیومی پوسته آلومینیومی استوانه ای است.مقاومت داخلی باتری بسته نرم کوچکتر از باتری لیتیومی است که می تواند تا حد زیادی مصرف خود باتری را کاهش دهد.

3)عملکرد چرخه باتری بسته نرم خوب است، عمر چرخه باتری بسته نرم طولانی تر است، و تضعیف 100 چرخه 4٪ تا 7٪ کمتر از باتری پوسته آلومینیومی استوانه ای است.

4）.طراحی باتری بسته نرم انعطاف پذیرتر است، شکل را می توان به هر شکلی تغییر داد و می تواند نازک تر باشد.می توان آن را با توجه به نیاز مشتری سفارشی کرد و مدل های جدید سلول باتری را توسعه داد.باتری لیتیومی استوانه ای این شرایط را ندارد.

5）.در مقایسه با باتری لیتیومی استوانه ای، معایب باتری پک نرم، قوام ضعیف، هزینه بالاتر و نشت مایع است.هزینه بالا را می توان با تولید در مقیاس بزرگ حل کرد و نشت مایع را می توان با بهبود کیفیت فیلم پلاستیکی آلومینیومی حل کرد.