能量密度比指的是单位重量电池的容量。圆柱形单体按目前国内主流的18650(1.75AH)来算,能量密度比可达215WH/Kg,方形单体按50AH来算能量密度比可达205WH/Kg。系统成组率18650在60%左右,方形在70%左右。
这样算下来18650电池组系统能量密度比约为129WH/Kg,方形电池组系统能量密度比约为143WH/Kg。在未来18650和方形单体能量密度比达到相同的时候,成组率更高的方形锂离子电池组将有更明显的优势。
倍率性
充放电倍率=充放电电流/额定容量,倍率越高的电池所支持的充电速度越快。国内制造主流水平能量型电芯18650在1C左右,方形可达1.5-2C左右(需处理好热管理),距离政策目标的3C都还有一些距离。但是方形制造工艺会越来越完善达到既定目标3C是完全有可能的。
循环寿命
1C充1C放的情况下循环2000次,最好的方形电芯的剩余容量仍能达到80%,而最好的18650电芯容量仅剩70%。由此可见,方形电池的循环寿命优于18650电池。
一致性
电芯的一致性是电芯公司最为头痛的事,那对我们应用者来说,电芯数量越多,一致性越难控制。
假设一枚电芯的次品率是十万分之一,圆形电芯电池组由7000根18650组成,方形电芯电池组由250块电芯组成,一块电池组没有次品视为合格。那么圆形电芯电池组的合格率为0.99999^7000=93.2%,
方形电芯电池组的合格率为0.99999^245=99.7%。
当然有关电池一致性的理论知识比这复杂得多,在这里湃客只是举个例子说明使用单体容量更大、数量更少的方形电芯电池组更加有利于控制一致性。
制造成本
制造成本里包含物料成本、设备成本、人工水电场地成本和隐形辅料成本。现在主流公司18650的综合成本可控制在0.5元/WH左右,方形的综合成本大约0.8元/WH。
在新能源汽车产业崛起之前,18650电芯就已经在电子产品,工业设备等各个领域大量应用。但是18650电芯的单体容量比较低,不足以满足电动汽车的要求,所以特斯拉又研发了21700型号。目前来说设备自动化程度高是圆柱公司最能节约人工成本的地方,但圆柱的产销链条已经非常成熟,被压缩的空间几乎已经没有了。
尺寸和电极厚度在方形电芯上来说还有很大进步空间,就尺寸来说越做越大,从最初的20AH到现在50AH的批量产品出现在市场上。容量越大摊到的WH成本越低,所以湃客认为真的到大容量方形量产的时候成本持平圆柱是完全可能的。⑸充电电压。由于UPS电池属于备用工作方式,市电正常情况下处于充电状态,只有停电时才会放电。为延长电池的使用寿命,UPS的充电器一般采用恒压限流的方式控制,电池充满后即转为浮充状态,每节浮充电压设置为13.6V左右。假如充电电压过高就会使电池过充电,反之会使电池充电不足。充电电压异常可能是由电池配置错误引起,或因充电器故障造成。因此,在安装电池时,一定要注意电池的规格和数量的正确性,不同规格、不同批号的电池不要混用。外加充电器不要使用劣质充电器,而且安装时要考虑散热问题。目前,为进一步提高电池寿命,先进的UPS都采用一种ABM(AdvancedBatteryManagement)三阶段智能化电池管理方法,即充电分成初始化充电、浮充电和休息三个阶段:第一阶段是恒流均衡充电,将电池容量充到90%;第二阶段是浮充充电,将电池容量充到100%,然后停止充电;第三阶段是自然放电,在这个阶段里,电池利用自身的漏电流放电,一直到规定的电压下限,然后再重复上述的三个阶段。这种方式改变了以前那种充满电后,仍使电池处于一天24h的浮充状态,因此延长了电池的寿命。
⑹免维护电池由于采用吸收式电解液系统,在正常使用时不会出现任何气体,但是假如用户使用不当,造成电池过充电,就会出现气体,此时电池内压就会增大,将电池上的压力阀顶开,严重的会使电池爆裂。
⑺UPS在运行过程中,要注意监视蓄电池组的端电压值、浮充电流值、每只蓄电池的电压值、蓄电池组及直流母线的对地电阻和绝缘状态。
⑻不要单独新增或减少电池组中几个单体电池的负荷,这将造成单体电池容量的不平衡和充电的不均一性,降低电池的使用寿命。
⑼电池应尽可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方,并要防止受到阳光、加热器或其他辐射热源的影响。电池应正立放置,不可倾斜角度。每个电池间端子连接要牢固。