Beutelzelle vs. Zylinderzelle: Platzbedarf, Gewicht und mechanisches Design

Beutelzellenbieten flexible Abmessungen und eine effiziente Nutzung dünner oder unregelmäßiger Batteriefächer.Zylindrische Zellen, einschließlich18650- und 21700-Batterien, bieten standardisierte Abmessungen und starre Metallgehäuse, die die mechanische Montage vereinfachen.

Beides garantiert keine kleinere oder leichtere Packung.

Vergleichen Sie bei der Beschaffung von OEM-Batterien drei Dinge:

• Raum:Passt das komplette Batteriepaket in das verfügbare Gehäuse, einschließlich Toleranzen und Abstände?
• Gewicht:Erfüllt die fertige Baugruppe die maximale Gewichtsgrenze des Produkts?
• Mechanischer Aufbau:Kann das Paket Montagelasten, Vibrationen und Zellausdehnungen standhalten, ohne seine Komponenten zu beschädigen?

Fazit:Wählen Sie basierend auf den verifizierten Abmessungen, dem Gewicht und der mechanischen Zuverlässigkeit der fertigen Verpackung – nicht nur auf der Basis der reinen Zellgeometrie.

Einen umfassenderen Vergleich der Batterieleistung und -anwendungen finden Sie unterBlumotis Li-Polymer-Akku vs. Lithium-Ionen-Akku-Leitfaden. [1]

1. Beutel- oder Zylinderverpackung: Welche Änderungen gibt es bei der fertigen Verpackung?

A Beutel-Lithium-Ionen-Zelleverwendet ein Aluminium-Laminat-Gehäuse. Kommerzielle Laminatmaterialien gibt es in verschiedenen Stärken; Targray listet beispielsweise Aluminium-Laminat-Optionen von auf111 µm bis 249 µm, je nach Formgebung und mechanischen Anforderungen. [2]

Diese leichte Verpackung unterstützt dünne und maßgeschneiderte Zellabmessungen, erfordert jedoch einen angemessenen äußeren Schutz für den Beutelkörper, die Dichtungen und die Laschen.

Zylindrische Lithium-Ionen-ZellenVerwenden Sie starre Metallgehäuse. Standard18650Und21700Die Formate haben Nenndurchmesser von 18 mm bzw. 21 mm, wobei die tatsächlichen Abmessungen durch das Zelldatenblatt bestimmt werden.

Ihre starre Form vereinfacht die Aufbewahrung in geformten Halterungen, der kreisförmige Querschnitt kann jedoch dazu führen, dass in rechteckigen Gehäusen ungenutzter Platz bleibt.

Beschaffungsvoraussetzung:Fordern Sie die Zellzeichnung, maximale Abmessungen, Maßtoleranzen, Anschlusspositionen und empfohlene mechanische Stützbedingungen an.

2. Passt eine Tasche oder ein zylindrischer Batteriesatz in Ihr Gehäuse?

Platzausnutzung des Akkupackshängt von der Geometrie und der kompletten mechanischen Anordnung ab – nicht nur von den Zellenabmessungen.

► Warum hinterlassen zylindrische Zellen ungenutzten Raum?

Für gleiche Kreise in idealer hexagonaler Anordnung beträgt die maximale zweidimensionale Packungseffizienz:

Packungseffizienz=π / (2√3) ≈ 90,69 %

Eine quadratische Anordnung reicht ca78.54%. [3]

Dabei handelt es sich um theoretische geometrische Grenzen, nicht um tatsächliche Modulwirkungsgrade. Zellhalter, Verbindungen, Isolierung, Kühlfreiraum und Gehäusegrenzen reduzieren den nutzbaren Raum.

A Maßgeschneiderte Beutelbatteriekann geometrische Lücken reduzieren, aber Dichtungen, Laschen, Stützen und Dehnungsspielraum müssen trotzdem passen.

► Beispiel: Passt der fertige Akku in ein 17-mm-Gehäuse?

Angenommen, ein OEM-Gerät verfügt über ein Batteriefach mit folgenden Maßen:

120 × 70 × 17 mm (L × B × H)

Die vorgeschlagenen Konfigurationen sind:

Bei den Beutelabmessungen handelt es sich um hypothetische maximale Installationsabmessungen, bei denen angenommen wird, dass sie Schutzhardware, Fertigungstoleranzen und genehmigte Maßänderungen einschließen. Es handelt sich hierbei nicht um verifizierte Lieferantenspezifikationen.

 

Der18650 Batterieschlägt fehl, weil sein Nenndurchmesser die verfügbare Höhe von 17 mm überschreitet, bevor Pack-Hardware hinzugefügt wird.

 

Der Beutelvorschlag passt maßlich unter den genannten Annahmen. Die endgültige Genehmigung erfordert noch die vollständige CAD-Montage und die Überprüfung, ob die angegebenen Kapazitäts- und elektrischen Anforderungen erfüllt werden können.

 

Beschaffungsvoraussetzung:Vergleichen Sie den maximalen fertigen Packungsumfang des Lieferanten mit dem verfügbaren Gehäuse in allen drei Dimensionen, einschließlich Laschen, Anschlüssen, Montagemerkmalen und Abstandsanforderungen.

3. Welches Zellformat ergibt ein leichteres fertiges Batteriepaket?

A BeutelzelleMöglicherweise ist das Gehäuse leichter als eine zylindrische Zelle, aber zusätzliche Stützen und Schutzvorrichtungen können diesen Vorteil ausgleichen.

Vergleichen Sie fertige Baugruppen, die den gleichen Energie- und Strombedarf erfüllen.

► Beispiel: Erfüllt der Rucksack eine Gewichtsbeschränkung von 142 g?

Stellen Sie sich ein separates hypothetisches OEM-Projekt vor, das Folgendes erfordert20 Wh Nennenergieund ein maximales Fertigpackungsgewicht von142 g. Es wird davon ausgegangen, dass beide Kandidatenkonfigurationen in das Gehäuse passen und die elektrischen Anforderungen erfüllen.

 

Gewichtskomponente	Beutelpackung	Zylindrische Packung
Kombiniertes Zellgewicht	100 g	115 g
Mechanische Stützen	28 g	10 g
Schutzelektronik und Verkabelung	16 g	16 g
Gewicht der fertigen Packung	144 g	141 g
142 g Gewichtsbedarf	SCHEITERN	PASSIEREN

 

Die Pouch-Zellen sparen auf Zellebene 15 g ein, die fertige Pouch-Packung wiegt jedoch 3 g mehr.

Bei diesen Zahlen handelt es sich um illustrative, nicht um gemessene Blumoti-Produkte.

 

Gewicht der fertigen Packung=Zellgewicht + Strukturkomponenten + elektrische Komponenten

 

Beschaffungsvoraussetzung:Geben Sie die maximale Masse des fertigen Pakets an und erfordern Sie das gemessene Gewicht, einschließlich Halterungen, Schutzabdeckungen, Anschlüssen, Isolierung und Montagematerial. Nacktzelliges Gewicht ist kein akzeptabler Ersatz.

4. Wie viel Quell- und Kompressionszugabe benötigt eine Pouch-Zelle?

Schwellung der Beutelzellenwirkt sich auf den Platzbedarf während der gesamten Lebensdauer einer Batterie aus.

Die Zelldicke kann sich mit dem Ladezustand (SoC) und der Temperatur reversibel ändern, während die Alterung zu zusätzlichem irreversiblem Wachstum führen kann.

Die Menge hängt von der gewählten Zellchemie, dem Design und den Betriebsbedingungen ab. [4]

► Sollte jede Beutelbatterie den gleichen Kompressionsdruck verwenden?

NEIN.

Untersuchungen haben gezeigt, dass mechanische Kompressionsbedingungen die Schwellung und das Alterungsverhalten der Pouchzellen beeinflussen. Ein für ein Zelldesign festgelegter Druckbereich kann jedoch nicht auf alle angewendet werdenmaßgeschneiderter LiPo-Akku. [4][5]

Abhängig von den Anforderungen des Herstellers kann die Rucksackunterstützung aus nachgiebigen Polstern, starren Platten oder kontrollierter Vorspannung bestehen

Die Packung muss innerhalb ihrer maximal zulässigen Abmessungen bleiben, ohne dass der Beutel, die Siegelkanten oder die Laschen unzulässiger mechanischer Belastung ausgesetzt werden.

Beschaffungsvoraussetzung:Holen Sie sich vor der Genehmigung der Gehäusezeichnung eine zellenspezifische Anleitung zur Ausdehnung und Kompression ein. Verwenden Sie keinen universellen Quellprozentsatz oder Vorspannungswert.

5. Wie sollten Beutel und zylindrische Packungen die mechanische Validierung bestehen?

Beutel- und zylindrische Akkupackserfordern unterschiedliche Unterstützungsvereinbarungen, aber beide müssen die mechanischen Qualifikationsanforderungen des Produkts erfüllen.

► Beutelzellendesign: Wie sollten Laschen und Dichtungen geschützt werden?

Beutelzellen verfügen über freiliegende Anschlusslaschen, die durch versiegelte Kanten reichen. Eine relative Bewegung zwischen der Zelle und der Verbindung kann zu einer Spannungskonzentration an der Laschen-zu-Beutel-Verbindung führen.

Das Packungsdesign sollte eine angemessene Zellunterstützung, Zugentlastung der Laschen und Schutz vor Kantenabrieb oder Durchstichen bieten.

► Zylindrisches Zelldesign: Reichen starre Gehäuse für Vibrationsfestigkeit aus?

NEIN.

Ein zylindrischer Metallbehälter bietet lokalen mechanischen Schutz, die Haltbarkeit des kompletten Pakets hängt jedoch von den Zellenhaltern, Schweißnähten, Sammelschienen, Montagevorrichtungen und dem Gehäusedesign ab.

Starre Zellen sollten ohne entsprechende Designqualifikation nicht als tragende Strukturkomponenten behandelt werden.

► Was entscheidet über das Bestehen oder Nichtbestehen eines mechanischen Tests?

 

Der OEM sollte die Vibrations-, Stoß-, Montage- und Inspektionsanforderungen basierend auf der Betriebsumgebung des Produkts definieren.

 

Mechanischer Test	Akzeptanzkriterium
Vibration und Schock	Keine Zellverschiebung, lose Befestigungen oder beschädigte Verbindungen
Prüfung der Beutelversiegelung und -lasche	Keine sichtbaren Risse, Einstiche oder Schäden an der Laschenverbindung
Mechanische Retention	Zellen und Montagekomponenten bleiben gesichert
Elektrische Kontinuität	Keine intermittierende Verbindung oder abnormale Widerstandsänderung über die vereinbarten Grenzen hinaus
Maßprüfung	Die fertige Baugruppe bleibt innerhalb der angegebenen Abmessungen

 

Dies sind beispielhafte Akzeptanzkriterien; Für das Produkt müssen numerische Prüfschärfe, Dauer, Messtoleranzen und Probenahmeanforderungen definiert werden.

 

Beschaffungsvoraussetzung:Erhalten Sie Testergebnisse für fertige Packungen und Prüfprotokolle nach dem Test. Ein starres Gehäuse oder eine flexible Tasche allein stellt keine mechanische Zuverlässigkeit dar.

6. Welche mechanischen Spezifikationen sollten OEM-Käufer in eine Angebotsanfrage aufnehmen?

Für einenMaßgeschneiderte Beutelbatterieoder18650/21700 Lithium-Ionen-AkkuFordern Sie bei jedem Lieferanten die gleichen mechanischen Daten an.

Mechanisches Design des Akkupacks: RFQ-Checkliste

Geben Sie in der Angebotsanfrage die verfügbaren Gehäuseabmessungen, das maximale Gewicht, die Montagebedingungen und die erforderliche Betriebsumgebung an.

Die Lieferantenfreigabe sollte von den verifizierten fertigen Batteriepacks abhängen und nicht von den beworbenen Zellformatvorteilen.