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VARTA和VDL扣式锂离子电池发展概况

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-05-13  来源:中国化学与物理电源行业协会

近年来,智能可穿戴设备快速发展,为扣式锂离子电池提供了较大的市场需求。据国际数据公司(IDC)预测,2019年全球可穿戴设备出货量同比增长逾70%,原因是平均售价下降,以及可听设备销量上升。2019年的出货量预计达到3。052亿台,增长71。4%,其中TWS耳机将达到1.394亿台,电池约占TWS耳机成本的20%左右。

目前,生产扣式锂离子电池的企业,除了德国瓦尔塔(Varta)、重庆紫建电子(VDL)外,惠州亿纬锂能、广州鹏辉能源也已快速切入该市场,并正在快速扩充生产能力。随着扣式锂离子电池市场竞争加剧,竞争对手应高度重视核心专利技术开发和保护。

 

扣式锂离子电池,其外形呈纽扣状,厚度与直径之比小于一,广泛应用于TWS耳机等智能可穿戴领域。

扣式锂离子电池外形

 

目前市场上的扣式锂离子电池主要有两种技术路线,其一是卷绕式,由德国Varta瓦尔塔公司持有众多相关的特征专利;其二叠片式,由重庆市紫建电子股份有限公司(VDL)持有叠片式特有的多项技术专利。

德国Varta公司,从2009年开始开发卷绕式扣式锂离子电池,其典型特征是电池内部的卷芯采用卷绕技术:

采用卷绕技术的VARTA电池结构

VARTA公司在全球布局了卷绕扣式电池的多项专利,几乎涵盖了卷绕式扣式锂离子电池的全部基本特征,技术方向很难绕开其专利范围。摘录部分如下:

重庆紫建电子股份有限公司(VDL)拥有15年的锂离子电池研发、制造和销售经验,从2014年开始研发扣式锂离子电池,独创叠片式扣式锂离子电池技术,于2016年实现量产。VDL扣式锂离子电池,内部采用叠片式结构,结构如下图:多层叠片式结构,内阻更低:

采用叠片式结构的VDL电池结构

 

VDL系列扣式锂离子电池外观如下图:

VDL扣式锂离子电池,直径D7.0~16.0mm之间,厚度H较小,在3。0~7。0mm之间。正极主要成分是钴酸锂,负极主要成分是石墨,电解质主成分是六氟磷酸锂,隔膜材质是PE,外壳采用不锈钢。标称电压3.70~3.88V,满充电压4.20~4.45V;最大充电电流2~3C,最大放电电流2C,循环寿命500周容量保持80%以上,工作温度-20~60℃。

 

与卷绕式电池相比,VDL扣式锂离子电池内阻低40%以上,以1254扣式电池为例(直径12mm,厚度5.4mm),VDL叠片电池内阻250mΩ,Varta卷绕式扣电是400 mΩ。

下图为Varta卷绕式1254电池结构,正片宽度4.0mm,负极片宽度4.5mm,隔膜6.0mm,轴向空间利用率较低。


下图为VDL叠片1254电池结构:径向空间的外侧正极片空出约1。0mm,用于隔膜空间和负极包覆正极的安全设计,因此径向空间利用率比卷绕式结构低15%;而轴向厚度4.8mm以上,高出卷绕电池正极4。0mm宽度约20%以上。根据计算分析,与卷绕式电池相比,VDL扣式锂离子电池综合能量密度有望高5%以上。

 
   

                    

卷绕电池

 

VDL1254电池为例(直径12mm,厚度5.4mm),目前量产60mAh-4.2V2020年内可开发75mAh-4。2V的高容量产品,2021年内可开发出85mAh-4。2V的超高能量电池。

高电压方向 2020年开发出70~80mAh-4.4V,2021年开发出90mAh-4.45V的扣式锂离子电池产品。

 

VDL在叠片式扣式锂离子电池上布局了众多专利,包括电池的内部结构、密封结构、安全设计等,部分摘录如下:

经过4年的研发投入和市场考验,VDL的扣式电池系列,已大量应用于国内外一流品牌TWS耳机等智能可穿戴产品,以其性能优良、交期服务的优势赢得众多客户的好评,随着研发的大量投入和工艺自动化提升,产品综合性能已立于国内行业领先地位。

 

 

中国化学与物理电源行业协会

2020512



 
关于我们:中国化学与物理电源行业协会(China Industrial Association of Power Sources,缩写CIAPS) 是由电池行业企(事)业单位自愿组成的行业性、非营利性的社会组织,主管部门为工业和信息化部。协会成立于1989年12月,现有460多家会员单位,下设碱性蓄电池与新型化学电源分会、酸性蓄电池分会、锂电池分会、太阳能光伏分会、干电池工作委员会、电源配件分会、移动电源分会、储能应用分会、电池设备分会、动力电池应用分会等十个分支机构。
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