軟包電池在安全性及能量密度方面更具優勢。鋰電池按電芯外殼的材質可分為軟包和硬殼兩大類:硬殼鋰電池以鋼殼或鋁殼封裝,按內部正負極片的排列方式又可分為圓柱形和方形;軟包鋰電池則采用鋁塑復合膜封裝。不同封裝材質的電池各有優劣,與硬殼電池相比,軟包鋰電池重量輕、內阻小、設計靈活,在安全性、可循環性和能量密度上更具優勢。
軟包電池組安全性能好,高能狀態下爆炸風險基本為零。在安全隱患下,金屬外殼電池內部容易積蓄能量和氣體,從而導致連環爆炸,而軟包電池最多只會氣鼓。原因在于軟包的鋁塑膜具有一定延展性,脹氣等情況下可以提供相對大的緩沖空間。同時,軟包電池的內阻相對較小,可以極大降低電池的自耗電,100 次循環衰減比鋁殼少4%-7%,因此軟包電池循環性更好,壽命更長。
軟包還在能量密度上帶給電池更大提升空間。鋁塑膜封裝不僅減輕了包裝材料的重量,同時省去了很多硬殼電池必須的結構件,使得同等重量下軟包電池能相對節約20%以上的空間。此外,軟包裝電池形狀尺寸靈活、設計輕便,可以根據實際的需要進行定制,從而加大空間利用率,提高能量密度。目前國內市場動力電池單體能量密度普遍在130-250wh/kg之間,平均200wh/kg 左右。在同樣的材料體系下,軟包電池能量密度平均高10%,最高甚至達到280wh/kg。
鋰電池用鋁塑膜是軟包鋰電池電芯封裝的關鍵材料,最早由昭和電工開發,經大日本印刷(DNP)推廣發展壯大。單片電池組裝后用鋁塑膜密封形成整個電池,鋁塑膜起到保護內容物的作用。對軟包電池而言,電池芯內包裝成型材料不僅僅是電池的包裝,更是電池不可缺少的重要組成部分,對鋰電池的性能具有重要的影響。
作為軟包鋰電池的主材之一,鋁塑膜是鋰電池材料領域技術難度最高、壁壘最大的環節,超過隔膜、正極、負極和電解液。為了保證軟包鋰電池能長時間穩定運行,鋁塑膜需要極高的阻隔性、良好的冷沖壓成型性、耐穿刺性、耐電解液腐蝕性和絕緣性等,使其對原材料和生產工藝都有著苛刻的要求。