圆柱电池方形电池和软包电池的优劣势就像开关电源维修中的口诀每种都有其独特的韵味和适用场景
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势和劣势。
圆柱电池在动力领域展现出显著影响力的例子是特斯拉。从18650到21700,再到即将量产的46800,这些都是特斯拉引领潮流的结果。
以18650为例,它们由直径18毫米、高度65毫米组成,并且是圆柱型,那么27100和46800同理。18650作为最早发展起来的锂电池封装形式,自1992年开始获得较大发展,其应用主要集中在数码产品上。
由于拥有先发优势,圆柱型技术最为成熟表现为更高良品率以及对PACK成本控制有效性。这意味着空间利用率虽然不足,但可以通过中间空隙进行冷却液流通,从而实现一定程度上的空间利用。
然而,不可忽视的是,18650存在的一大缺点,即单体容量小,加上金属外壳,对于BMS(Battery Management System)要求更高。此外,大规模使用需要大量增加单体数量来满足容量需求,而这又进一步提高了对BMS系统要求。
另一方面,方形硬壳电池因其广泛应用成为当前锂电领域内使用最多的封装形式。在国内新能源车企如比亚迪、吉利、蔚来等,以及国际传统厂商如奥迪、宝马等,都采用了这种设计方案。供应商众多且技术相对简单,是其普及的一个重要原因之一。而宁德时代、比亚迪和国轩高科等公司是提供此类硬壳电子元件的大型供应商之一。
除了丰富供应商之外,方形硬壳还具有更高的定制化程度,同时空间利用效率也优于圆柱型。但是,由于外部保护层增加了整体重量,因此一些企业,如理想制造ONE,以铝材作为保护层来减轻重量并提升能量密度。
与此同时,由于单体容量和体积较大,所以单个数量自然降低,对BMS系统要求也相应降低,其中代表性的NCM811由宁德时代推出。
虽然方形硬壳提供了自由度较大的定制选项,但这也导致制造工艺不一致,每个单位之间可能会有差异。此外,与圆柱型相比,更高级别冷却系统布置也是一个挑战。不过随着国家对于标准政策不断推进,将来这些差异预计会得到改善。
最后,我们不能忽略软包 电池,它正在汽车市场中的应用日益增长,因为手机中的锂電储存器通常采用这种封装方式,因此我们并不陌生。软包電储存器采用铝塑膜材料,比起用铝做外壳的圆柱或方形储存器来说更加轻巧。在相同容量下,软包储存器重约20%轻,而在相同重量下的软包储存器则超过原来的半数,这意味着理论上能耗密度要超过其他两种类型。但目前它面临的问题包括缺乏标准化、高端铝塑膜严重依赖进口、一致性问题以及成本问题。市场认为软包电子元件未来潜力巨大,有望成为未来的主流选择。