中国电力期刊圆柱电池方形电池与软包电池的优劣势犹如山川之水各有流淌之处
导语:锂电池的封装形式多样,包括圆柱电池、方形电池和软包电池。尽管方形电池目前占据市场主流地位,但每种类型都有其独特的优劣势。
圆柱电池以特斯拉为代表,在动力电池领域展现了其影响力。从18650到21700,再到即将量产的46800,都由特斯拉引领潮流。例如,18650的名称中“18”表示直径,“65”表示高度,而“0”则标识它为圆柱型,那么27100、46800同理。
作为最早发展起来的锂电封装形式,18650在1992年就已经得到较大发展。起初,它主要应用于数码产品。但由于技术成熟度高,良品率高且PACK成本可控,圆柱型成为技术最成熟的一种封装形式。
然而,与方形硬壳相比,圆柱型空间利用效率不如人意,只能通过利用空隙进行冷却液流通来部分弥补这一点。不过,其劣势之一是单体容量小,加之采用金属外壳,使得为了满足容量需求必须大量增加单体数量,这对BMS(電池管理系統)提出更高要求。
方形硬壳则是目前应用面广泛的一种锂電。在国内,如比亚迪、吉利、蔚来的新能源车企,以及国际知名品牌如奥迪、宝马等均采用此类设计。此种设计之所以普及,是因为供应商众多且技术难度相对较低。而重要的供应商如宁德时代、高智慧科技等正积极研发此类产品。
除了供应商丰富和可定制化程度,更重要的是方形硬壳能够提供更高空间利用率,但因外层硬质保护壳导致整体重量增大,因此很多厂家开始采取铝材或其他轻质材料作为外层保护,以提升能量密度,如理想制造ONE所采用的铝材解决方案。这意味着BMS对于单体数量降低提出了更低要求,其中宁德时代推出的NCM811便是一个典型例证。
然而,由于自由度过高,每个制造工艺不同而产生差异,同时冷却系统布置要求也更高。但随着国家政策推动标准化,将来这种差异有望减少。
最后,对于软包电池,它们通常使用铝塑膜材质,比起传统金属壳要轻20%,但在同重情况下,可提供比传统式号称更多容量,即理论上能耗密度更佳。虽然存在标准化问题与成本挑战,以及对进口依赖性强,一致性不足的问题,但市场预期软包将成为未来的主流选择。