前言

极耳是电芯正负极引出来的金属导电体,与电池壳体或者外部模组结构件进行连接,电流必须流经极耳才能与电池外部连接。根据极耳数量、面积差异,极耳设计可以分为单极耳、双极耳、多极耳以及全极耳等类型。

传统的单极耳设计只能沿着集流体的长度方向传输电荷,传导距离长导致内阻较大,而全极耳设计的电流传输最大距离是电极的高度而非长度,电极高度通常是电极长度的5%—20%,因此电阻相较单极耳减少了5-20倍,从而提高了传输效率,较大地提高了电池的倍率性能。

从示意图中可见,全极耳电芯能够承受较大的充放电电流,具有出色的大倍率充放电能力,可满足如电动汽车快速加速、瞬间大功率输出等对电池高倍率性能的要求,也适用于一些对功率要求较高的特殊应用场景,如大功率充电宝、电动工具、无人机等 。

除此之外,全极耳设计有利于热量的均匀分布和快速散发。由于极耳分布在整个电极表面,热量可以更快速地传导出去,降低了电池在充放电过程中的热积聚,有效避免局部过热,提升了电池的安全性和稳定性,也有助于延长电池的使用寿命。比如在高温环境下或高倍率充放电时,能更好地控制电池温度

由于全极耳电池卓越的性能,目前已有不少电池厂商在此领域研究,并取得不错的进展,接下来跟随电池交易网了解下各大电池企业关于全极耳电芯的研发进展。

全极耳电芯进展时间线

目前已官宣推出全极耳电池的企业有近十家,共计推出了数十款电芯,我们按照推出时间进行展开介绍。

2024年5月29日

国轩高科推出4695大圆柱星晨电池

星晨电池容量为33.6Ah,质量能量密度达285Wh/kg,体积能量密度达775Wh/L,并可在常温循环2500次保持70%的健康状态,快充性能方面,星晨电池支持4C快充,即9分钟内从10%补能达到70%。

具体来看,星晨电池采用国轩自研的第二代硅碳材料,可实现1800mAh/g的克容量(提升30%)、1Ωcm电阻率(降低100倍)、92%首效、35%满电膨胀和1200圈的单片电池循环,其在极速电解液方面的创新则体现为60%的离子电导率提高、30%的电解液粘度降低和20%界面阻抗的降低。

电芯层面上,通过对电芯进行梯度极片设计,可使得迂曲度降低20%、离子传输路径降低30%;新型结构件设计则将空间利用率提升了6%,最终可支持6C充电,在产品研发之外,国轩高科在制造与供应链垂直整合上的能力也使得星晨产品的综合优势明显。

2024年4月38日

博力威推出金箍棒34145电池

金箍棒34145电池,博力威专为两动电轮车而生的安全型锂电池。金箍棒34145电池从电芯结构设计与创新、材料与工艺设计开发方面阐释了大圆柱全极耳钢壳结构锂电池的特点与优势:低内阻、散热快、效率高;强度高、抗冲击;产品一致性好、安全可靠。

博力威换电解决方案采用金箍棒34145磷酸铁锂(15AH),产品具有超长使用寿命,循环寿命在3500次以上;安全可靠,可通过冲击、针刺、挤压、防水等严苛安全测试;更长的续航里程,做到骑行无忧。

2024年3月21日

RELiANCE 睿恩推出21700全极耳电芯

3月21日,江苏睿恩新能源科技有限公司与大艺科技签订战略合作协议,建立深度战略合作伙伴关系。依托睿恩新能源的产品,大艺科技开发了一系列高端工具产品,并在近期发布会上推出了20V平台高能锂电池,预计全极耳电池产品将于第二季度投放市场。

睿恩新能源研发的全极耳大圆柱电池性能显著优于传统电池。与传统极耳结构相比,这些电池的内阻降低了70%,支持更大倍率放电,工作温升降低30%,全生命周期能量释放比传统电池提高80%。

单并全极耳21700电芯可直接替代双并18650电芯,在满足相同能量和功率输出的前提下,重量和体积减少30%,降低PACK成本。该电池在放电能力测试中可以进行超过100A的持续放电,支持≥3C的充电倍率,且不影响循环寿命,实现10分钟内从0到80%的快速充电。

2024年3月20日

EVE亿纬锂能推出18650 30PL

3月20日,亿纬锂能“极致创新,绿色未来”主题发布会,面向全球首次发布高倍率、高容量的全极耳新品18650 30PL。

会上,亿纬锂能V圆柱电池研究所经理李毛齐首次发布18650 30PL全极耳新品,紧密贴合全球电动工具市场需求,直击工具行业发展痛点,赋能行业加速迈进高技术、高智能、高安全、高可靠时代。

由亿纬锂能自主研发的18650 30PL,采用全极耳电池结构的创新设计,可有效降低电池阻抗,提升电池功率,在实现整体轻量化、小型化的同时,能量密度高达249Wh/kg,可实现8min超快充,支持最大60A持续放电,30A持续放电时长提升100%,40A大倍率循环600周,支持-40℃放电,满足产品长循环要求,全方位提升用户使用体验。

EVE亿纬锂能推出21700 40PL

由亿纬锂能自主研发的21700 40PL高倍率产品,采用全极耳电池结构的创新设计,可有效降低电池阻抗,提升电池的功率,在兼顾能量密度和功率的基础上,在专业级工具和工业级工具领域应用可以替代多极耳18650 1P/2P/3P电池包或21700 1P/2P电池包,更好的满足轻量化、小型化的应用需求。

有效实现能量密度223Wh/kg,100A持续放电,可支持50A大倍率循环500周, 支持-40℃放电,目前已经实现量产。

2024年3月20日

Ampace新能安推出JP40电池

3月20日,新能安在第三十七届中国国际五金博览会上首次亮相,发布了Jumbo-Power系列(JP系列)锂电池新品,首款量产产品为JP40。JP40在大倍率、低温升、高容量和长寿命等方面表现优异,采用电芯全极耳结构设计,正极材料为高能量密度,负极为新型快充石墨及硅碳混合体系,配合超高动力学电解液,实现了高功率、长运行、宽温域、高充电效率和长使用寿命的全面提升。

JP40在各项性能指标上表现出色,可实现40A高功率持续放电6分钟,连续作业时长增加200%;具有5秒140A超大脉冲放电能力,循环寿命突破600次,较传统圆柱电池延长200%。此外,JP40在20分钟内可充至80%电量,充电时间缩短25%,低温应用极限下探至-20℃。新能安通过前沿锂电科技,致力于提升电动工具的性能和用户体验。

2023年11月1日

HENGTAI恒泰推出46135 LFP全极耳电池

2023年11月1日,恒泰科技年产1GWh新一代全极耳大圆柱46系列电池项目已获得环评批复。该项目总投资3亿元,占地面积超过30亩,可实现年产46系列电池1800万只/年。项目目前处于设备安装调试阶段。

产品定义上,恒泰科技选择了46135(即直径46mm、高135mm)LFP全极耳电池。

和汽车应用领域的4680和4695电芯略有不同,恒泰科技的46135LFP电池的结构特点为全极耳、双极柱、双防爆阀和全激光焊接工艺成型。据白文平介绍,全极耳是46大圆柱实现所有优异性能的基础,双极柱则是为了满足更多小型储能、户用储能和其他系统集成商的需求;双防爆阀的设计,可以在特殊情况下通过快速泄压来保证安全。目前,公司已拥有21项自主技术专利,其中14项获得授权。

基于以上先进技术和产品设计,恒泰46135LFP电池具备了安全性好、一致性高、循环寿命长、低温升等显著优势。

恒泰46135 LFP电池采用全极耳工艺,显著降低了内阻,均值为0.95毫欧,分布在0.92-1.1毫欧之间,远低于行业标准。这种设计使其内阻值为传统圆柱电池的1/10至1/20,并有效减少了在Pack和系统集成过程中特别是小高压系统制造运行中的短路风险。选择磷酸铁锂作为电化学体系,确保了电池的稳定性和安全性。

在1C/1C充放倍率条件下,该电池可实现4000次循环,在1C/2C条件下则超过3000次,显著优于市场上其他同类产品,降低了用户的全生命周期使用成本。恒泰科技通过全极耳结构优化、网状覆合导电技术等,实现了0.9-1.1毫欧的超低内阻,使电池具有充放电低温升特性。测试显示,在5C充电倍率下,最高温升为60度,在3C、2C、1C条件下最高温升不超过20度,有效简化了系统集成热失控管理,降低了运行成本。

2021年3月19日

BAK比克推出4680全极耳电池

紧接着,国内知名电池厂商BAK比克在3月19日,深圳——中国国际电池技术展览会(CIBF 2021)上率先推出4680全极耳电池。是国内第一家推出全极耳电池的厂商。

而2024年3月27日,比克电池发布全新一代全极耳小型动力电池产品,以兼顾高功率与高容量的系列配置,瞄准智能生活、电动工具、微交通出行三大细分市场,解决智能终端续航不够、功率不足、充电慢等短板,助力用户体验全面升级。

比克电池第三代小型动力电池采用全极耳设计,呈现出高功率、低内阻、低温升、快充电、长循环、高容量六大特性,最大充电电流提高至5C,最大放电电流提高至25C,使用温度扩宽到-40℃~80℃,解决了圆柱电池传统结构内阻高的痛点,减少充电等待时间,经久耐用,适用更多场景。本次发布的全极耳系列小动力电池,共有三款:21700-40D、21700-45D、21700-50D,应用市场各有侧重。

INR21700-40D为应对最为严苛的专业级电动工具应用场景而生,充放电倍率更高,达到持续放电100A,脉冲放电140A,12分钟即可充满,寿命长达600周。与传统4.0Ah电动工具锂电池相比,内阻降低80%,放电电流提升120%,循环寿命提高140%。

INR21700-45D服务于智能清扫工具等消费电子及家用电动工具、电摩等微出行应用场景,兼顾高容量与高功率性能,达到续航时间提升,能量利用率增加,可持续放电70A,内阻只有3.4mΩ,15分钟充满电,轻松应对各类智能生活场景。

INR21700-50D为适应沙滩、灌木丛、竞速专业赛道等特殊场景的电摩准备,拥有5.0Ah更高容量,可持续60A放电,100A脉冲放电,满足高速电摩长续航和瞬间大电流加速的需求;支持超低温-40℃放电;3.6mΩ内阻实现高效散热,15分钟充电80%,加速微型交通领域电动化,实现畅行无忧。

2020年9月23日

TESELA特斯拉推出4680全极耳电池

特斯拉是最早推出全极耳电池的企业,并将全极耳电池的概念和应用场景带到公众面前。2020年9月23日,特斯拉电池日活动上发布4680全极耳电芯,4680 电芯的尺寸为直径 46 mm、高 80 mm 的圆柱电池。

相较于之前的2170电池,新电池的电芯容量是2170电池的5倍,充电功率提高6倍,每千瓦时的成本降低约14%,续驶里程提高16%。特斯拉预计在2022年实现量产 。

2022年1月,特斯拉宣布在美国加州弗里蒙特工厂第100万个4680电池成功下线,开启大圆柱电池规模生产新阶段。特斯拉目前已规划在美国加利福尼亚州、德克萨斯州、内华达州以及德国柏林的四个超级工厂自产4680电池。

电池交易网总结

近年来,全极耳电池以其卓越的性能引起了电池行业的广泛关注。与传统单极耳设计相比,全极耳电池极大地减少了内阻,显著提高了电流传输效率和倍率性能。特斯拉率先在2020年推出4680全极耳电池,大幅提升了电池容量、充电功率和续航里程,开创了全极耳电池的先河。国产电芯企业紧随其后,纷纷推出各自的全极耳电池产品,涵盖了不同尺寸和应用场景,展示了全极耳电池的多样化发展趋势。

这些创新产品在不同市场中取得了显著进展,如智能生活、电动工具、储能和微交通出行等领域。无极耳电池则通过极低的内阻和高功率输出,重新定义了高性能电池的标准。这些全极耳电池的问世不仅提升了电池技术的整体水平,也为各大行业的未来发展带来了无限可能。