圆柱电池方形电池和软包电池的力量比喻它们各自的优劣势像是一把一把锋利的剑等待着在可编程直流电源的大战
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缺点。这些优缺点在可编程直流电源的应用中扮演着关键角色。
圆柱电池以特斯拉为代表,在动力系统领域取得了显著成就。从18650到21700,再到即将量产的46800,这些都是特斯拉在技术前沿的推动者。例如,18650电池,其名称中的“18”、“65”和“0”分别代表直径、高度和类型,其中“0”指明它是一种圆柱型。这也适用于27100和46800等其他尺寸。
作为最早开发的一种锂电池封装形式,圆柱型已经在1992年时得到较大发展,并且最初主要应用于数码产品。由于拥有先发优势,圆柱型是技术上最成熟的一种封装形式,它具有更高的良品率以及对PACK成本控制能力更强。
然而,空间利用效率方面,圆柱型与方形硬壳相比略逊一筹。但是,由于其特殊设计,可以有效利用空隙进行冷却液循环,从而提升空间使用效果。此外,对于BMS(Battery Management System)来说,对于单体容量较小的情况下,更高要求使得这一劣势不能忽视。
方形硬壳则是当前锂能领域应用广泛的一类产品。大批新能源车企如比亚迪、吉利、蔚来等,以及国际知名品牌如奥迪、宝马等,都采用了这种设计方式。这主要归功于供应商众多且技术难度相对较低,因此国内绝大部分供应商倾向于研发此类产品,如宁德时代、比亚迪及国轩高科等公司都是重要的提供方形硬壳解决方案供应商。
除了丰富的供应商选择之外,即便定制化程度也更高,而且在空间利用效率上超过了圆柱型。不过,由於外层保护壳导致整体重量增加,一些企业,如理想制造ONE,则开始采用铝材作为保护壳,以保证轻量化并提升能量密度。此外,与BMS相关要求降低,也为这个劣势带来了积极影响,而宁德时代推出的NCM811便是典型例证之一。
虽然方形硬壳有许多优点,但同样存在一些问题,比如可定制自由度过高,使得制造工艺不统一,每个单体之间差异显著。而对于冷却系统布置需求来说,更为挑战性。不过随着国家政策对标准化提出的支持,这些差异预计会逐渐减少。
最后,我们不得不提到的是软包式锂 电池,它们越来越多地被用于汽车行业,因为手机中所用的软包式锂 电瓶也是如此熟悉的事物。在这种设计中,用的是铝塑膜材料,与金属外壳(像铝或塑料)的圓柱與矩形電芯相比较起来,因為相同體積內含有的電解質較少,所以它們會比較輕;對於相同重量的情況來說,這種設計可以容納更多電解質從而提高性能。在這個層面上軟包式設計擁有一定的優勢。但軟包式還需要克服標準化問題、高昂成本以及對進口專業材料過分依賴的问题,並且製造過程中的統一性仍然是一个挑战。不過市場预期认为软包式將會成為未来的主流選項之一。