圆柱形电池的结构和特征

当前用于电动汽车动力电池中，主要形状为圆柱形，方形和软包装三种结构. 圆柱形电池壳一般由金属材料制成，方形电池有塑料壳和金属壳两种，柔性包装结构采用铝塑膜材料. 每个电池都有自己的特点.

圆柱电池是电池结构的一种常见形式. Ni / MH和锂离子电池均具有圆柱形结构，新开发的功率铅酸电池也具有圆柱形结构. 圆柱形电池已经标准化，从最小的0.1A·h AAAA圆柱形电池到容量约为10A·h的M形电池，在国际上形成了一系列统一的规格.

1. 圆柱电池的结构

（1）普通圆筒形电池普通圆筒形电池的结构如图3-4所示，它由外壳，盖子，正极，负极，隔板和电解液组成. 通常，电池盒是电池的负极，而盖是电池的正极. 电池盒由镀镍钢板制成.

（2）动力圆柱形电池之间的主要区别在于电池的导电连接结构，因为动力电池通常使用相对较大的电流，并且需要特殊的大电流结构设计.

为便于组合连接，在原有圆柱形电池结构的基础上，设计了特殊的连接组合装置，例如电池正负极上的内螺纹或双头螺柱，导电性也得到增强，请参阅6-1.

2. 圆柱电池的特征

优点: ①圆柱形电池已形成一系列国际统一的标准规格和型号. 该工艺比较成熟，适合连续生产. ②圆柱体的比表面积大，散热效果好. ③圆柱电池一般是密封电池，使用过程中没有维护问题. ④电池盒具有较高的耐压性，使用时不会出现方形，软包装电池等膨胀现象.

缺点: ①电池通常以点焊或激光焊接的方式串联连接. 通常设计的圆柱形电池具有有限的导电性，并且用于需要重新设计以进行导电连接的动力电池（包括电动车辆电池内部的导电连接以及电池之间的连接）. ②不适合用作大容量电池，制造大容量电池组时需要并联. 并行过程复杂并且组合成本高. ③圆柱形电池的耐压一般较高. 例如，传统的镍氢D形圆柱形电池的安全阀的打开压力通常为1〜3MPa，因此当电池存在安全问题时，其爆炸的可能性更大. ④圆柱形电池组的电池组会更大.

3. 圆柱电池的安全性

圆柱型电池的内部压力通常较高（圆柱体本身可以承受更高的压力）. 在镍氢电池的使用过程中，会产生一定量的气体. 为了防止高的内部压力带来安全隐患，通常设计安全阀. 锂离子电池在某些条件下也会产生一定量的气体，这会影响安全性，因此也会影响安​​全阀的设计.

（1）可恢复安全阀的主要结构如图6-2所示. 采用橡胶阀结构. 当电池的内部压力达到排气压力时，内部压力会抬起橡胶球，并排出气体. 压力下降，橡皮球反弹，电池重新密封. 这种结构的安全阀主要用于Ni / MH和Ni / Cd等圆柱形电池.

（2）破坏性安全结构破坏性安全阀结构是一次性使用的结构. 打开安全阀时，电池本身也会损坏，请参见图3-14. 破坏性安全阀主要用于Li系列圆柱电池圆柱形电池，因为锂离子电池的正常充放电不会产生气体. 如果发生气体，则说明内部物质已分解或不存在某些物质（例如水），并且电池的内部材料发生了反应. 在这种情况下，电池将完全失效. 因此，通常安装一次性安全结构. 当电池的内部压力增加时，安全阀结构将直接被破坏. 正极接线片和上盖之间的连接断开，电池断开，内部气体逸出圆柱形电池，电池发生故障.

（3）内置PTC元件用于锂离子电池. 主要目的是防止内部温度过高而导致物质分解并引起安全问题. 然而，添加PTC成分会增加电池的内阻，并且在使用过程中产生的热量会增加. 另外，在高温条件下，一些电池的内阻突然增加，导致电流无法正确输出，这可能导致车辆失去控制. 例如，当电动车辆爬坡时，如果PTC电阻由于高温而增加，并且电流无法输出，则会导致车辆打滑. 并联使用时，电流分布会更加不均匀.

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