鉅大LARGE | 點擊量：5336次 | 2024年09月26日
圓柱、方形和軟包鋰電池結構特點
圓柱型鋰電池有諸多型號，比如，14650、17490、18650、21700、26500等。圓柱形鋰電池生產工藝成熟，PACK成本較低，電池產品良率以及電池組的一致性較高;由于電池組散熱面積大，其散熱性能優(yōu)于方型電池;圓柱形電池便于多種形態(tài)組合，適用于電動車空間設計的充分布局。但圓柱形電池一般采用鋼殼或鋁殼封裝，會比較重，比能量相對較低。目前中、日、韓、美等都有成熟的生產企業(yè)，比如SANYO、SONY、LG、萬向A123等。
隨著電動汽車市場的進一步擴大和對續(xù)航里程要求的不斷提升，整車企業(yè)對動力電池在能量密度、制造成本、循環(huán)壽命和產品附加屬性等方面都提出了更高的要求。在原材料領域尚未獲得巨大突破的前提下，適當增大圓柱電池的體積以獲得更多的電池容量便成為一種可探索的方向。目前，特斯拉已經啟動了21700電池的規(guī)模化生產，并計劃用于特斯拉汽車Model3上，如果在特斯拉其他車型上測試通過，將全部替換掉之前使用的18650電池，特斯拉的做法或將在世界范圍內引領一股“21700風潮”。
方形硬殼電池：型號太多，工藝統(tǒng)一難
方形硬殼電池殼體多為鋁合金、不銹鋼等材料，內部采用卷繞式或疊片式工藝，對電芯的保護作用優(yōu)于于鋁塑膜電池(即軟包電池)，電芯安全性相對圓柱型電池也有了較大改善。
鋰電池鋁殼在鋼殼基礎上發(fā)展而來，與鋼殼相比，輕重量和安全性以及由此而來的性能優(yōu)點，使鋁殼成為鋰電池外殼的主流。鋰電池鋁殼目前還在向高硬度和輕重量的技術方向發(fā)展，這將為市場提供技術更加優(yōu)越的鋰電池產品。目前，生產方形硬殼電池的企業(yè)有國軒高科、三星SDI、力神、寧德時代等。
由于方形鋰電池可以根據產品的尺寸進行定制化生產，所以市場上有成千上萬種型號，而正因為型號太多，工藝很難統(tǒng)一。方形電池在普通的電子產品上使用沒有問題，但對于需要多只串、并聯(lián)的工業(yè)設備產品，最好使用標準化生產的圓柱形鋰電池，這樣生產工藝有保證，以后也更容易找到可替換的電池
軟包電池：未來市場占比有望超過50%
軟包鋰電池所用的關鍵材料—正極材料、負極材料及隔膜—與傳統(tǒng)的鋼殼、鋁殼鋰電池之間的區(qū)別不大，最大的不同之處在于軟包裝材料(鋁塑復合膜)，這是軟包鋰電池中最關鍵、技術難度最高的材料。軟包裝材料通常分為三層，即外阻層(一般為尼龍BOPA或PET構成的外層保護層)、阻透層(中間層鋁箔)和內層(多功能高阻隔層)。
軟包電池的包裝材料和結構使其擁有一系列優(yōu)勢，比如，安全性能好，軟包電池在結構上采用鋁塑膜包裝，發(fā)生安全問題時，軟包電池一般會鼓氣裂開，而不像鋼殼或鋁殼電芯那樣發(fā)生爆炸;重量輕，軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰電池輕40%，較鋁殼鋰電池輕20%;內阻小，軟包電池的內阻較鋰電池小，可以極大的降低電池的自耗電;循環(huán)性能好，軟包電池的循環(huán)壽命更長，100次循環(huán)衰減比鋁殼少4%～7%;設計靈活，外形可變任意形狀，可以更薄，可根據客戶的需求定制，開發(fā)新的電芯型號。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
軟包電池的不足之處是一致性較差，成本較高，容易發(fā)生漏液。成本高可通過規(guī)模化生產解決，漏液則可以通過提升鋁塑膜質量來解決。生產軟包電池的企業(yè)有多氟多、中航鋰電、萬向、中信國安、微宏動力等。
在數碼領域，消費類電子產品對于電池的要求向著體積小、輕薄化的趨勢發(fā)展，軟包替代方形鋁殼的速度不斷加快，軟包聚合物鋰電池憑借其優(yōu)異的綜合性能，在智能手機、平板電腦、可穿戴設備等消費類電子產品中廣泛使用，且增長速度遠超過鋰電池行業(yè)平均水平。
此外，動力電池領域的應用也在加快，經調研發(fā)現(xiàn)，北汽、長安、東風等國內中高端新能源乘用車上都開始采用軟包動力電池。據統(tǒng)計，2015年國內方形、圓柱、軟包鋰電池產量分別為17GWh、10.1GWh、19.8GWh，占比分別為36.4%、21.5%、42.3%，軟包占比已經超過方形和圓柱。
2016年前三個季度，受新能源汽車市場波動等因素影響，方形、圓柱電池產量環(huán)比都出現(xiàn)了不同程度的下滑，只有軟包電池產量環(huán)比上升，國內軟包電池前三季度產量達13Gwh，其中，第三季度環(huán)比增長達20%。近年來，國內如東風、眾泰、北汽新能源等主流電動車企也紛紛開始嘗試軟包動力電池，上?？托履茉?、山東恒宇等企業(yè)也開始大力投建軟包動力電池生產線。
總的來說，圓柱、方形和軟包三種封裝類型的電池各有優(yōu)勢，也各有不足，每種電池都有自己主導的領域，比如，方形電池中磷酸鐵鋰較多，軟包電池中三元更多一些。隨著新能用汽車新補貼政策的出臺，電池的系統(tǒng)能量密度成為一項重要考核指標。比如，補貼新政要求純電動客車續(xù)駛里程不低于200公里、電池系統(tǒng)能量密度要高于85Wh/kg、電池系統(tǒng)總質量占整車整備質量比例不高于20%，這些都說明補貼向著重量更輕、續(xù)航里程更高的三元電池方向轉變。三元軟包電池容量較同等尺寸規(guī)格的鋼殼鋰電高10~15%、較鋁殼電池高5~10%，而重量卻比同等容量規(guī)格的鋼殼電池和鋁殼電池更輕，因此，補貼新政對三元軟包電池更有利。鑒于軟包電池的優(yōu)勢，業(yè)內專家預計，隨著電池路線的發(fā)展，軟包電池在新能源汽車市場的滲透率將不斷提升，未來軟包電池在各類型電池中的占比有望超過50%。
圓柱型鋰電池有諸多型號，比如，14650、17490、18650、21700、26500等。圓柱形鋰電池生產工藝成熟，PACK成本較低，電池產品良率以及電池組的一致性較高;由于電池組散熱面積大，其散熱性能優(yōu)于方型電池;圓柱形電池便于多種形態(tài)組合，適用于電動車空間設計的充分布局。但圓柱形電池一般采用鋼殼或鋁殼封裝，會比較重，比能量相對較低。目前中、日、韓、美等都有成熟的生產企業(yè)，比如SANYO、SONY、LG、萬向A123等。
隨著電動汽車市場的進一步擴大和對續(xù)航里程要求的不斷提升，整車企業(yè)對動力電池在能量密度、制造成本、循環(huán)壽命和產品附加屬性等方面都提出了更高的要求。在原材料領域尚未獲得巨大突破的前提下，適當增大圓柱電池的體積以獲得更多的電池容量便成為一種可探索的方向。目前，特斯拉已經啟動了21700電池的規(guī)模化生產，并計劃用于特斯拉汽車Model3上，如果在特斯拉其他車型上測試通過，將全部替換掉之前使用的18650電池，特斯拉的做法或將在世界范圍內引領一股“21700風潮”。
解析方包軟包圓柱動力電池分別有哪些優(yōu)劣勢及它們的區(qū)別
鋰電池鋁殼在鋼殼基礎上發(fā)展而來，與鋼殼相比，輕重量和安全性以及由此而來的性能優(yōu)點，使鋁殼成為鋰電池外殼的主流。鋰電池鋁殼目前還在向高硬度和輕重量的技術方向發(fā)展，這將為市場提供技術更加優(yōu)越的鋰電池產品。目前，生產方形硬殼電池的企業(yè)有國軒高科、三星SDI、力神、寧德時代等。
由于方形鋰電池可以根據產品的尺寸進行定制化生產，所以市場上有成千上萬種型號，而正因為型號太多，工藝很難統(tǒng)一。方形電池在普通的電子產品上使用沒有問題，但對于需要多只串、并聯(lián)的工業(yè)設備產品，最好使用標準化生產的圓柱形鋰電池，這樣生產工藝有保證，以后也更容易找到可替換的電池。
軟包電池：未來市場占比有望超過50%
軟包鋰電池所用的關鍵材料—正極材料、負極材料及隔膜—與傳統(tǒng)的鋼殼、鋁殼鋰電池之間的區(qū)別不大，最大的不同之處在于軟包裝材料(鋁塑復合膜)，這是軟包鋰電池中最關鍵、技術難度最高的材料。軟包裝材料通常分為三層，即外阻層(一般為尼龍BOPA或PET構成的外層保護層)、阻透層(中間層鋁箔)和內層(多功能高阻隔層)。
軟包電池的包裝材料和結構使其擁有一系列優(yōu)勢，比如，安全性能好，軟包電池在結構上采用鋁塑膜包裝，發(fā)生安全問題時，軟包電池一般會鼓氣裂開，而不像鋼殼或鋁殼電芯那樣發(fā)生爆炸;重量輕，軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰電池輕40%，較鋁殼鋰電池輕20%;內阻小，軟包電池的內阻較鋰電池小，可以極大的降低電池的自耗電;循環(huán)性能好，軟包電池的循環(huán)壽命更長，100次循環(huán)衰減比鋁殼少4%～7%;設計靈活，外形可變任意形狀，可以更薄，可根據客戶的需求定制，開發(fā)新的電芯型號。
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