鉅大LARGE | 點擊量：1358次 | 2021年04月12日
圓柱、方形和軟包哪種電池優(yōu)勢更多？
目前，主流的鋰離子電池封裝形式重要有三種，即圓柱、方形和軟包，不同的封裝結構意味著不同的特性，它們各有優(yōu)缺點。從最近幾年的市場發(fā)展趨勢來看，軟包電池的占比越來越高，專家預計未來軟包電池的市場份額有望超過50%。
圓柱形電池：生產(chǎn)工藝成熟，產(chǎn)品良率高
圓柱型鋰離子電池有諸多型號，比如，14650、17490、18650、21700、26500等。圓柱形鋰離子電池生產(chǎn)工藝成熟，PACK成本較低，電池產(chǎn)品良率以及電池組的一致性較高;由于電池組散熱面積大，其散熱性能優(yōu)于方型電池;圓柱形電池便于多種形態(tài)組合，適用于電動汽車空間設計的充分布局。但圓柱形電池一般采用鋼殼或鋁殼封裝，會比較重，比能量相對較低。目前中、日、韓、美等都有成熟的生產(chǎn)公司，比如SANYO、SONY、LG、萬向A123等。
隨著電動汽車市場的進一步擴大和對續(xù)航里程要求的不斷提升，整車公司對動力鋰電池在能量密度、制造成本、循環(huán)壽命和產(chǎn)品附加屬性等方面都提出了更高的要求。在原材料領域尚未獲得巨大突破的前提下，適當增大圓柱電池的體積以獲得更多的電池容量便成為一種可探索的方向。目前，特斯拉已經(jīng)啟動了21700電池的規(guī)?；a(chǎn)，并計劃用于特斯拉汽車Model3上，假如在特斯拉其他車型上測試通過，將全部替換掉之前使用的18650電池，特斯拉的做法或將在世界范圍內(nèi)引領一股21700風潮。
方形硬殼電池：型號太多，工藝統(tǒng)一難
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
方形硬殼電池殼體多為鋁合金、不銹鋼等材料，內(nèi)部采用卷繞式或疊片式工藝，對電芯的保護用途優(yōu)于于鋁塑膜電池(即軟包電池)，電芯安全性相對圓柱型電池也有了較大改善。
鋰離子電池鋁殼在鋼殼基礎上發(fā)展而來，與鋼殼相比，輕重量和安全性以及由此而來的性能優(yōu)點，使鋁殼成為鋰離子電池外殼的主流。鋰離子電池鋁殼目前還在向高硬度和輕重量的技術方向發(fā)展，這將為市場供應技術更加優(yōu)越的鋰離子電池產(chǎn)品。目前，生產(chǎn)方形硬殼電池的公司有國軒高科、三星SDI、力神、寧德時代等。
由于方形鋰離子電池可以根據(jù)產(chǎn)品的尺寸進行定制化生產(chǎn)，所以市場上有成千上萬種型號，而正因為型號太多，工藝很難統(tǒng)一。方形電池在普通的電子產(chǎn)品上使用沒有問題，但關于要多只串、并聯(lián)的工業(yè)設備產(chǎn)品，最好使用標準化生產(chǎn)的圓柱形鋰離子電池，這樣生產(chǎn)工藝有保證，以后也更容易找到可替換的電池。軟包電池：未來市場占比有望超過50%
軟包鋰離子電池所用的關鍵材料正極材料、負極材料及隔膜與傳統(tǒng)的鋼殼、鋁殼鋰離子電池之間的差別不大，最大的不同之處在于軟包裝材料(鋁塑復合膜)，這是軟包鋰離子電池中最關鍵、技術難度最高的材料。軟包裝材料通常分為三層，即外阻層(一般為尼龍BOPA或PET構成的外層保護層)、阻透層(中間層鋁箔)和內(nèi)層(多功能高阻隔層)。
軟包電池的包裝材料和結構使其擁有一系列優(yōu)勢，比如，安全性能好，軟包電池在結構上采用鋁塑膜包裝，發(fā)生安全問題時，軟包電池一般會鼓氣裂開，而不像鋼殼或鋁殼電芯那樣發(fā)生爆炸;重量輕，軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰離子電池輕40%，較鋁殼鋰離子電池輕20%;內(nèi)阻小，軟包電池的內(nèi)阻較鋰離子電池小，可以極大的降低電池的自耗電;循環(huán)性能好，軟包電池的循環(huán)壽命更長，100次循環(huán)衰減比鋁殼少4%～7%;設計靈活，外形可變?nèi)我庑螤?，可以更薄，可根?jù)客戶的需求定制，開發(fā)新的電芯型號。
軟包電池的不足之處是一致性較差，成本較高，容易發(fā)生漏液。成本高可通過規(guī)?；a(chǎn)解決，漏液則可以通過提升鋁塑膜質量來解決。生產(chǎn)軟包電池的公司有多氟多、中航鋰電、萬向、中信國安、微宏動力等。
在數(shù)碼領域，消費類電子產(chǎn)品關于電池的要求向著體積小、輕薄化的趨勢發(fā)展，軟包替代方形鋁殼的速度不斷加快，軟包聚合物鋰離子電池憑借其優(yōu)異的綜合性能，在智能手機、平板電腦、可穿戴設備等消費類電子產(chǎn)品中廣泛使用，且上升速度遠超過鋰離子電池行業(yè)平均水平。
此外，動力鋰電池領域的應用也在加快，經(jīng)調研發(fā)現(xiàn)，北汽、長安、東風等國內(nèi)中高端新能源乘用車上都開始采用軟包動力鋰電池。據(jù)統(tǒng)計，2015年國內(nèi)方形、圓柱、軟包鋰離子電池產(chǎn)量分別為17GWh、10.1GWh、19.8GWh，占比分別為36.4%、21.5%、42.3%，軟包占比已經(jīng)超過方形和圓柱。
2016年前三個季度，受新能源汽車市場波動等因素影響，方形、圓柱電池產(chǎn)量環(huán)比都出現(xiàn)了不同程度的下降，只有軟包電池產(chǎn)量環(huán)比上升，國內(nèi)軟包電池前三季度產(chǎn)量達13Gwh，其中，第三季度環(huán)比上升達20%。近年來，國內(nèi)如東風、眾泰、北汽新能源等主流電動汽車企也紛紛開始嘗試軟包動力鋰電池，上海卡耐新能源、山東恒宇等公司也開始大力投建軟包動力鋰電池生產(chǎn)線。
總的來說，圓柱、方形和軟包三種封裝類型的電池各有優(yōu)勢，也各有不足，每種電池都有自己主導的領域，比如，方形電池中磷酸鐵鋰較多，軟包電池中三元更多一些。隨著新能用汽車新補貼政策的出臺，電池的系統(tǒng)能量密度成為一項重要考核指標。比如，補貼新政要求純電動客車續(xù)駛里程不低于200公里、電池系統(tǒng)能量密度要高于85Wh/kg、電池系統(tǒng)總質量占整車整備質量比例不高于20%，這些都說明補貼向著重量更輕、續(xù)航里程更高的三元電池方向轉變。三元軟包電池容量較同等尺寸規(guī)格的鋼殼鋰電高10~15%、較鋁殼電池高5~10%，而重量卻比同等容量規(guī)格的鋼殼電池和鋁殼電池更輕，因此，補貼新政對三元軟包電池更加有利。鑒于軟包電池的優(yōu)勢，業(yè)內(nèi)專家預計，隨著電池路線的發(fā)展，軟包電池在新能源汽車市場的滲透率將不斷提升，未來軟包電池在各類型電池中的占比有望超過50%。
