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方形、软包与圆柱电池的对比分析

锂电联盟会长 2024-09-29 09:00
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锂电池可以根据其封装形式分为三种类型：方形、圆柱和软包。封装形式指的是单体锂电池的结构设计，不同的封装形式不仅对应各自独特的制造工艺，还反映了电池内部的精密结构。目前，锂电池的封装形式主要涵盖圆柱形、方形和软包三种技术路线。

● 方形电池
方形锂电池的制造通常采用卷绕或叠片工艺，使用铝壳或钢壳作为封装材料。此类电池的优点包括高成组效率、大单体容量以及简单的结构设计。方形电池的尺寸和体积相对固定，形状变化不大，这可能会在某些设备的电池设计上造成一定限制。
然而，方形电池的一致性较低，散热也相对困难。由于方形电池的体积通常大于圆柱形电池，因此实现相同能量所需的电芯数量更少。这意味着在相同体积下，方形电池所需的电气连接焊接次数较少，从而降低了结构件的数量，提升了空间利用率。

发展前景

近年来，在国内产业链的支持下，方形电池的性能得到了迅速提升。例如，宁德时代的麒麟电池采用了CTP技术，从物理结构上优化了方形电芯的成组方式，进而提高了电池包的能量密度和安全性能。这些改进弥补了方形电芯与圆柱电池之间的性能差距，促使方形电芯在动力电池市场的崛起。自宁德时代在方形电芯取得技术突破后，上汽、广汽、北汽、吉利、长安和东风等企业纷纷跟进，订单接踵而至。
根据高工产业研究院（GGII）的数据，方形电池目前在国内动力电池市场中占据了超过90%的份额。与此同时，韩国厂商SK On和LG新能源也改变了产品开发战略，成立专门团队致力于方形电池的研发。
主要企业
宁德时代、比亚迪、瑞普兰钧、三星SDI、国轩高科。
● 软包电池
软包电池采用叠片工艺制造，使其体积更加纤薄，具备最高的能量密度。其包装材料为比铝外壳更轻的铝塑膜，因此被视为解决续航与安全焦虑的有效方案。
此外，软包电池在过渡到固态电池时也具有良好的衔接性。在整车布局上，软包电池的形状变化多样，不仅限于矩形，可以设计成小型电池组放置于后备厢下方，或以T字形布局。

优势与劣势

软包电池具有单体能量密度高、电化学性能优越、安全性强以及设计灵活等显著优点。其形状可变、适应性强，能量密度相对较高。然而，软包电池对产品一致性的要求更高，成组效率相对较低，且成本较高。

发展前景

当前电池的发展趋势中，软包电池在市场上的关注度有所下降。尽管理论上与方形和圆柱电池相比，软包电池在遭遇热失控时更不易发生爆炸，但实际上，影响整个汽车电池系统安全的关键在于单体电芯的一致性，而这正是软包电池的短板之一。

主要企业

孚能科技、蜂巢能源、万向A123、卡耐新能源。
● 圆柱电池
圆柱电池通常采用圆柱形的钢壳进行封装，制造过程中使用卷绕工艺。作为锂电池的一种最佳实践，圆柱电池具有标准化和通用性的特点。早在1992年，日本SONY公司就研发了18650电池。
目前，圆柱电池可分为多种型号，如14650、18650、21700、32650和4680，这些名称均基于电池的尺寸。18650电池技术最为成熟，而21700则是特斯拉近年来推向市场的新型电池，国内的力神和比克也有相应产品。 
优势与劣势 
圆柱电池的几何形状使得电池之间的间隙较大，有利于空气流通，从而提升了散热效率。同时，圆柱电芯的数量相对较多，要求更高的热管理系统。其主要优点包括一致性好、生产效率高以及强大的系统层面散热能力。
随着尺寸的升级，圆柱电池在一定程度上改善了其单体能量密度低、模组所需电芯多以及导致的寿命短和管理复杂等问题。然而，其能量密度较低和产品成组效率低仍然是显著的劣势。
主要企业
LG化学、松下、三星SDI、力神电池、亿纬锂能、比克电池。
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