Différences techniques et applications des-batteries prismatiques à boîtier en aluminium et des batteries prismatiques-à pack souple

Avec le développement rapide des marchés des véhicules à énergie nouvelle, des systèmes de stockage d'énergie et de l'alimentation électrique industrielle, les formes d'emballage des batteries lithium-ion évoluent constamment. Actuellement, les batteries au lithium prismatiques les plus courantes sur le marché sont principalement divisées en deux catégories : les batteries prismatiques à boîtier en aluminium-et les batteries prismatiques à boîtier souple-. Ces deux technologies diffèrent considérablement en termes de conception structurelle, de performances de sécurité, de densité énergétique, de coût de fabrication et de scénarios d'application. Comprendre leurs caractéristiques constitue une valeur de référence importante pour la conception de batteries de puissance, de systèmes de stockage d'énergie et de structures de blocs-batteries.

 

 

 

Les batteries prismatiques à boîtier-en aluminium utilisent de l'aluminium comme coque extérieure, formant une structure stable grâce à des processus de soudage au laser ou d'encapsulation. Ces produits sont largement utilisés dans les véhicules à énergie nouvelle, les équipements de stockage d'énergie et les systèmes électriques industriels. Leur structure de base adopte généralement une solution de coque en aluminium pour les cellules prismatiques au lithium, permettant d'obtenir une résistance mécanique et une stabilité structurelle élevées.

 

Les batteries prismatiques-souples utilisent un film composite d'aluminium-plastique comme matériau d'emballage extérieur, les cellules internes étant encapsulées par un processus de-scellage thermique. Grâce à la plus grande flexibilité du matériau d'emballage, des conceptions de dimensions plus flexibles peuvent être obtenues, offrant certains avantages dans le domaine de l'allègement.

 

 

 

Les batteries prismatiques à boîtier en aluminium-offrent une protection mécanique élevée dans des conditions de fonctionnement normales, résistant efficacement aux impacts externes et à la compression. Par conséquent, ils sont largement utilisés dans les boîtiers en aluminium pour les batteries automobiles et les systèmes de stockage d'énergie à grande échelle.

 

Lorsque la pression interne augmente en raison du chargement/déchargement, des changements de température ou de la génération de gaz, la structure du boîtier en aluminium peut présenter une légère expansion. Dans des conditions extrêmes, une soupape de sécurité s'active pour libérer la pression interne, réduisant ainsi les risques.

 

En revanche, les batteries de poche, en raison de leur encapsulation flexible en aluminium-film plastique, se gonflent généralement lorsque la pression interne augmente. Leur mécanisme de libération de pression est relativement doux, réduisant le risque de rupture du boîtier, attirant ainsi l'attention dans certains appareils électroniques grand public et applications légères.

 

 

Les performances à basse -température des batteries lithium-ion sont principalement affectées par le système d'électrolyte et de matériaux, mais la méthode d'emballage a également un certain impact sur les performances.

 

Les batteries prismatiques traditionnelles à boîtier en aluminium-sont largement utilisées dans les boîtiers en aluminium pour les solutions de batteries au lithium pour véhicules électriques, conservant une bonne stabilité structurelle dans les environnements-à basse température. Cependant, à mesure que la température diminue, la résistance interne de la batterie augmente, entraînant une réduction de la capacité de décharge-un problème courant auquel sont confrontées toutes les batteries au lithium liquide.

 

Les batteries de poche, en raison de leur conception structurelle plus flexible, permettent des conceptions de formes diverses et améliorent l'utilisation de la capacité dans un espace limité, ce qui leur confère un avantage dans les applications à haute -densité énergétique-.

 

 

Dans les mêmes conditions de volume, les batteries de poche sont généralement plus légères que les batteries à boîtier en aluminium-, car leurs matériaux d'emballage sont plus légers et contiennent une proportion plus faible de matériaux inactifs.

 

D'un point de vue structurel, même si les batteries prismatiques utilisant des boîtiers en aluminium pour batteries LFP augmentent le poids du boîtier, elles offrent une meilleure protection mécanique et une meilleure fiabilité du système, conservant ainsi une position importante dans les batteries de puissance et le stockage d'énergie.

 

Les batteries de poche peuvent encore améliorer l'utilisation du volume et la densité d'énergie gravimétrique, offrant des avantages pour les produits privilégiant l'autonomie et la conception légère.

 

 

La chaîne industrielle actuelle des batteries prismatiques à boîtier en aluminium-est très mature, avec des matériaux, des équipements et des processus associés permettant une production à grande échelle-.

 

Par exemple, le boîtier de batterie utilisé dans le boîtier en aluminium pour les packs de batteries au lithium Powerwall dispose d'une chaîne d'approvisionnement complète, ce qui se traduit par des coûts de fabrication globaux relativement faibles. De plus, la structure du boîtier en aluminium facilite la production automatisée et l'assemblage des emballages, améliorant ainsi la cohérence de la production et la fiabilité du produit.

 

Les batteries souples-, en revanche, ont des exigences plus élevées en matière de matériaux de film plastique en aluminium-, de processus d'encapsulation et d'environnements de production, ce qui entraîne des difficultés de fabrication et des coûts de matériaux plus élevés. Par conséquent, leur coût de production global est généralement supérieur à celui des solutions à boîtier en aluminium-.

 

 

Les batteries prismatiques-à boîtier en aluminium présentent les caractéristiques suivantes :

Haute résistance d’encapsulation et stabilité structurelle ;
Grande capacité de cellule unique-, facilitant l'intégration du système ;
Conception de gestion thermique mature ;
Production facile à standardiser ; Largement utilisé dans les boîtiers en aluminium pour les batteries de voiture LiFePO4 et les systèmes de stockage d'énergie.

 

Cependant, ils présentent également certaines limites :

De nombreuses spécifications et modèles de produits ;
Difficulté à unifier les normes d'automatisation ;
Faible compatibilité entre les différents fabricants.
Complexité plus élevée dans la conception des batteries.

 

 

Les principaux avantages des batteries souples-incluent :

 

Poids plus léger ;
Utilisation de volumes plus élevés ;
Une plus grande liberté de conception ;
Répartition de la chaleur relativement uniforme ;
Convient aux conceptions de produits légers.

Leurs limites se traduisent principalement par :

Protection externe plus faible ;
Dépendance plus élevée à l’égard de la structure des modules ;
Exigences strictes en matière de transport et d’assemblage ;

Nécessité d'une conception de support mécanique plus sophistiquée lors d'une utilisation à long terme-.

 

 

Ces dernières années, avec le développement rapide des véhicules à énergie nouvelle et des industries de stockage d'énergie, les batteries prismatiques sont progressivement devenues la solution dominante sur le marché.

 

Dans le domaine des véhicules à énergie nouvelle, les systèmes de batterie de puissance utilisant un boîtier en aluminium pour le bloc de batterie LiFePO4 de bus électrique EV et un boîtier en aluminium pour le bloc de batterie Lifepo4 de voiture électrique sont largement utilisés en raison de leur structure fiable et de leur entretien pratique.

 

Sur le marché des-véhicules à deux roues et de l'énergie légère-, la demande de boîtiers en aluminium pour les batteries de vélo électrique et de boîtiers en aluminium pour les produits liés aux batteries de vélo électrique Li-ion- continue de croître, imposant des exigences plus élevées en matière d'allégement et de sécurité de la batterie.

 

Parallèlement, le marché du stockage d’énergie connaît également une croissance rapide de la demande de composants structurels tels que les coques en aluminium pour les cellules de batterie au lithium fer phosphate, les cellules prismatiques LFP et les coques en aluminium des cellules au lithium.

 

 

 

Les batteries prismatiques à boîtier en aluminium-et les batteries prismatiques en pochette représentent deux directions de développement différentes. Les structures à boîtier en aluminium-, avec leur résistance mécanique élevée, leurs processus de fabrication matures et leur excellente fiabilité du système, sont largement utilisées dans les batteries de puissance et le stockage d'énergie.

 

Les structures en pochette, quant à elles, s'appuient sur leurs avantages en termes de légèreté et de densité énergétique élevée, occupant une position importante dans certains scénarios d'applications haut de gamme.

 

À l'avenir, avec les progrès continus dans la technologie des matériaux, la conception structurelle et les processus de fabrication, qu'il s'agisse des coques en aluminium des batteries au lithium,coques en aluminium pour cellules au lithium et au fer, ou de nouvelles technologies d'emballage de batteries, tous conduiront la nouvelle industrie énergétique vers une sécurité plus élevée, une densité énergétique plus élevée et une durée de vie plus longue.