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圆柱电池、方形电池和软包电池各有什么优劣势?

锂电池按封装形式区分,可以分为圆柱电池、方形电池和软包电池。虽然目前市场上的动力电池,以方形电池为主流,但三种电池之间各有优劣势。

圆柱电池方面,在动力电池领域让人印象深刻是的特斯拉。从18650到21700,再到即将量产的46800电池,基本都是特斯拉在引领潮流。

以18650电池为例,18代表的是电池的直径,65代表的是电池的高度,0则代表它是圆柱电池,那么27100、46800自然也同理。

18650电池是最早发展起来的锂电池封装形式,1992年的时候,圆柱电池已经得到较大发展。最初,18650电池大部分被应用在数码产品上。

由于拥有先发优势,故圆柱电池是技术最成熟的封装形式。具体表现为,18650拥有着更高的良品率,且PACK的成本也能得到有效控制。

相较于方形硬壳电池,圆柱电池的空间利用率不足,只不过圆柱电池可以利用圆柱体中间的空隙流通冷却液,也算是空间利用的一种。

缺点方面,18650的劣势不能忽视,一是18650电池采用了金属外壳加上单体电池容量较小,为了满足容量需求只能通过数量的大幅度新增来弥补,那么更大的数量关于BMS电池管理系统要求更高。

方形电池是目前锂电领域应用面最广的电池。国内目前主流的比亚迪、吉利、蔚来等一系列新能源车企均采用方形硬壳电池,而国际传统大厂如奥迪,宝马等也均采用方形电池解决方法。

方形电池应用面广的最重要原因之一是其供应商更多且技术难度相对较低,国内绝大多数电池供应商均选择研发方形电池。比如大名鼎鼎的宁德时代、比亚迪、国轩高科等就是重要供应方形硬壳电池的供应商。

方形电池优势除了供应商丰富之外,它的可定制化程度也更高,同时方形的空间利用率相对圆柱电池也更高,但问题在于外层的硬质保护壳会明显新增电池包的整体重量,所以国内类似理想制造ONE都开始以铝材作为外层保护壳,有效的保证轻量化从而提升电池能量密度。

与此同时,方形电池的单体容量和体积都更大,单体数量自然随之降低,那么关于BMS电池管理系统的要求也就更低。目前方形硬壳电机最有代表性就是由宁德时代推出的NCM811电池。

方形电池的劣势在于可定制自由度高,导致制造工艺不统一,每块电池的差异就会凸显出来。相关于圆柱电池,方形硬壳电池关于冷却系统布置的要求更高。不过随着国家关于电池标准政策的推出,未来方形电池的差异也会随之减小。

软包电池虽在汽车市场上应用正在变得越来越多,因为手机中的锂电池,其封装形式多为软包电池,所以我们对它并不陌生。

软包电池的外壳采用的是铝塑膜材质,跟采用铝壳的方形和圆柱电池相比来说重量更轻。在同等容量下,软包电池的重量要轻20%,而在同等重量下,软包电池的容量要比铝壳电池高50%。

所以软包电池的理论能量密度要更高于方形电池和圆柱电池。在缺点方面,软包电池目前需要解决标准化与成本高、高端铝塑膜严重依赖进口、一致性较差等问题。

市场认为软包电池潜力大,将会成为未来的主流。

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