De interne structuur van lithiumionbatterijen kan worden onderverdeeld in vier typen, afhankelijk van hun productiemethode: normale structuur, structuur met middenlipje, structuur met meerdere lipjes en gestapelde structuur. In een normale structuur hebben de positieve en negatieve elektroden slechts één lip, die zich aan één uiteinde van het poolstuk bevindt en door middel van wikkeling wordt gemaakt; bij een constructie met een centrale nok bevindt de nok zich in het midden van het poolstuk en wordt over het algemeen bewerkt door middel van laserreiniging, intervalcoating, tape-plakken, enz. De interne weerstand van de batterij is klein en de snelheidsprestaties zijn goed; Bij een poolschoen met meerdere nokken zijn er meerdere nokken aanwezig. De positie van de nokken varieert afhankelijk van het ontwerp. De batterijweerstand is kleiner en de batterijprestaties zijn beter; Bij een gelamineerde batterij wordt het poolstuk in een specifieke vorm gesneden en gemaakt door de positieve en negatieve elektroden afwisselend te vouwen. In elke laag bevindt zich een lipje en de batterij met deze structuur levert de beste prestatie.
1. Lug-centrumstructuur
De positie van het lipje heeft een aanzienlijke impact op de interne weerstand en de snelheid van lithium-ionbatterijen. Wanneer het lipje zich in het midden van de positieve en negatieve elektroden bevindt, zijn de interne weerstand en de snelheidsprestaties van de batterij het beste. De prestaties komen dan dicht in de buurt van die van batterijen die zijn geproduceerd met behulp van het stapelproces. De onderstaande afbeelding toont een vergelijking tussen de centraal geplaatste structuur van de paalnok en de normale structuur. Bij de normale constructie bevindt de poolnok zich aan één uiteinde van het poolstuk, terwijl de centraal geplaatste poolnok zich in het midden van het batterijpoolstuk bevindt.
De onderstaande tabel toont het prestatieverschil tussen de twee structuren. De inwendige weerstand en de gelijkstroomweerstand (DCR) van de batterij bij hetzelfde model met de middenlipstructuur en de normale structuur zijn behoorlijk verschillend. De inwendige weerstand van de normale structuur bedraagt 30 mΩ, terwijl de inwendige weerstand van de structuur met het middenlipje slechts 17 mΩ bedraagt. De DCR van de normale structuur onder de laadstatus van 50% bedraagt 56,6 mΩ, terwijl die van de center-tab-structuur 47,4 mΩ bedraagt. Wat de prestaties van de batterij betreft, is er bij lage snelheden weinig verschil tussen de twee, maar er is wel een significant verschil bij hoge snelheden. De nok van de centraal geplaatste constructie bevindt zich in het midden van het paalstuk. Tijdens het ontladingsproces diffunderen elektronen van het midden naar beide uiteinden. Als de stroomsterkte klein is, is het vermogen van de drager om elektronen door te laten voldoende. Bij een hoge snelheid is het aantal elektronen echter te groot en raakt het kanaal geblokkeerd, wat resulteert in slechte prestaties bij een hoge snelheid. Tegelijkertijd genereert het poolstuk ook hitte, wat resulteert in slechte cyclusprestaties.
2 Multi-tab wikkeling
De multi-tab-wikkeltechnologie snijdt een vaste lipvorm in de drager. Nadat het opwinden voltooid is, wordt de drager gelast en worden de lipjes naar buiten geleid om een batterij met meerdere lipjes te vormen.
Omdat er bij multi-tab-wikkeling meer lipjes zijn en de verdeling ervan gelijkmatiger is, zijn de batterijprestaties van deze structuur beter en is de temperatuurstijging tijdens het opladen en ontladen kleiner. Geschikt voor apparatuur met een hoog vermogen. Tegenwoordig wordt deze structuur vaker gebruikt bij drones. Vanwege de hogere lasvereisten en de precisie zijn batterijen met deze structuur duurder. De voordelen van de meerpolige structuur zijn: verdere verlaging van de batterij-impedantie, verbetering van de prestaties van de batterij bij hoge laad- en ontlaadsnelheden en ondersteuning van ontladingen van 5C~10C; effectief verminderen van de temperatuurstijging van de batterij bij hoge ontlading, en de oppervlaktetemperatuurstijging van de 10C-ontladingsbatterij bedraagt minder dan 20°C; De batterijtemperatuur is laag, wat de levensduur van de batterij aanzienlijk verlengt.
De volgende tabel toont de prestatievoordelen van de multi-tabstructuur in vergelijking met de tab-gecentreerde structuur: De interne weerstand van de multi-tabgewikkelde batterij is veel kleiner dan die van de tab-gecentreerde batterij, en de constante stroomlaadcapaciteit vertegenwoordigt een groter percentage van de totale capaciteit. Momenteel beweren fabrikanten van mobiele telefoons dat hun producten snel opgeladen kunnen worden, maar de meeste beperken zich tot de eerste 30 minuten. De werkelijke constante spanningsfase in de latere laadfase duurt langer. De technologie van meerpolige wikkeling kan dit aspect verbeteren, maar omdat deze meer polen heeft en gelast en geleid moet worden, is de energiedichtheid ervan relatief laag. Het verbeteren van de energiedichtheid van batterijen met een meerpolige structuur zal in de toekomst de belangrijkste richting van deze technologie zijn.
3. Gelamineerde structuur
Vergeleken met de multi-tab-wikkeling heeft elke laag van de gelamineerde batterij een lipje. De snellaadprestaties van de batterij met deze structuur zijn de hoogste van alle huidige structuren. Vanwege de beperking van het automatiseringsniveau wordt het echter nog maar zelden gebruikt in de consumentenelektronica en wordt het vooral gebruikt in de militaire industrie en voor krachtbatterijen. Ik geloof dat stapeltechnologie in de toekomst steeds gangbaarder wordt naarmate de automatiseringsmogelijkheden verbeteren.