圆柱电池方形电池和软包电池的优劣势就像高频开关电源的工作原理一样各有千秋
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。这些优缺点与高频开关电源的工作原理一样复杂多变。
圆柱电池以特斯拉为代表,在动力电池领域享有盛誉。从18650到21700,再到即将量产的46800,几乎所有这些尺寸都是由特斯拉引领潮流。例如,18650中的“18”表示直径,“65”表示高度,而“0”则指明它是一种圆柱形状,因此27100和46800也遵循这一规则。
18650是最早开发的一种锂电池封装形式,它在1992年时已经得到了较大发展。在最初阶段,这些圆柱型锂電單體主要应用于数码产品中。
由于技术成熟度方面,圆柱型锂電單體拥有更高的良品率,并且能够有效控制PACK(能量储存系统)的成本。这意味着它们在生产过程中更加稳定可靠。
然而,从空间利用角度来看,圆柱型比方型硬壳要差,因为虽然它们可以利用内部空隙进行冷却液流通,也算是一种空间利用方式。不过,它们也存在劣势,比如使用金属外壳以及单体容量相对较小,这意味着为了满足容量需求需要大量增加单体数量,从而提高了BMS(Battery Management System)对于管理系统要求更高。
另一方面,方形硬壳是当前最广泛应用于锂离子领域的一种电子设备。在国内,如比亚迪、吉利、蔚来等新能源车企,以及国际传统厂商如奥迪、宝马等,都采用了这种设计。此外,由于供应商众多且技术难度相对较低,大部分国内供应商选择研发此类产品,如宁德时代、比亚迪和国轩高科等公司就是重要的提供方形硬壳供货商之一。
除了供应商丰富之外,其可定制化程度也更高,而且空间效率相对于圆柱式也有所提升,但问题是在于外层厚重保护壳会显著增加整体重量,因此一些制造商,如理想制造ONE,以铝材作为外层保护,以保证轻质化并提高能量密度。此外,由于单体容量和体积都较大,所以BMS管理系统要求降低。而宁德时代推出的NCM811便是这类典型例子之一。
不过,对于方形硬壳来说,其自由度很大导致制造工艺不一致,每个单元之间可能存在差异。此外,对冷却系统布置要求也越来越高。但随着国家关于标准政策的推行,将会减少这种差异性带来的影响。
最后,与手机中的软包类型相关联,我们知道软包类型在汽车行业上正在变得越来越普遍,因为手机中常用的也是软包类型。它们采用的是铝塑膜材料,与用铝做成罐头的大号和小号不同,因而轻得多。在相同容量下,可获得20%以上重物质,而同样的重物质下,可获得比普通罐头更多半杯水,比普通罐头还要好许多半杯水,还有很多其他事情还有很多其他的事情!因此理论上软包可以实现更好的能耗密集能力。然而,这种方法目前仍然面临几个挑战:标准化问题、高端铝塑膜严重依赖进口的问题、一致性问题等。这使得市场认为未来将成为主流的一个潜力巨大的选项。但还有几年的时间才能证明这一点是否正确。如果一切顺利的话,那么我们或许会看到一个全新的世界,即使这个世界还是非常模糊未知的地球上的一个地方!