动力电池为何有3种形状 圆柱/方形/软包 （一）

电池为何非要做成三种形状呢？同时未来在新能源汽车的技术发展上，如何能从电池上找到突破口，在这期内容中你都能找到答案。

动力电池与储能电池是目前电池技术应用的两大场景，储能电池对应着太阳能等设备，动力电池则对应着新能源汽车。而曾经以日韩企业为首的电池技术企业，很早以前就将动力电池的封装种类归为了三大形式：圆柱形、方形以及软包，直观上它们的不同点只在于形状上，但同时它们在技术开发和应用角度上也有着不同，那么小小的电池会因为形状不同而发生怎样的区别？这就是我们本期的主要内容。



日本SONY公司在1992年发明了18650锂电池，其也成为目前最常见的圆柱形电池设计，例如5号、7号碱性电池都是采用这种形状设计。而在之后的时间里，由于电池的应用场景变多，以三星SDI为首的方形电池和LG华为为首的软包电池设计也进入市场，目前三类技术也均在新能源汽车产品中进行应用。



对于在新能源汽车，三类电池目前市场格局也比较稳定，没有最好只有更好，不同国家不同车企对于三类电池技术的认可度也不同。我在不久前参加了一场软包电池的技术培训，所以也想在今天的内容中和大家聊聊，反馈到我们实际应用层面，这三类不同形状的电池到底有何区别。



● 变标不变本，形状无论如何变也要遵循基本原理

因为制造封装的方式不同，三类电池在形状上有明显的区别。但与电池本身的工作原理不存在影响，制造方式主要针对的是不同的工况标准，设备应用以及更多样性的举一个不是很严谨的例子，就像是蛋糕被做成了不同的形状，但原料烘焙发酵的原理都是一样的。







『方形电池锂离子运动示意』

上面两张图表达锂电池本身的工作原理。简单来讲，锂离子在电解液中由负极到正极，完成一次放电，再由正极回到负极，完成一次充电。所以三种不同形状的电池设计，都会遵守电池本身的技术原理，但由于形状的不同，在制造成型上分成了卷绕和叠加两种不同的工艺。



◆ 圆柱形电池

所有三种形状的电池将通过圆柱卷绕、方形卷绕以及方形叠加最终变成了圆柱、方形以及软包电池。但目前在制造标准上只有圆柱形电池拥有一致性，例如我们熟知的圆柱形电池，分为了14650、18650、21700等型号，很多人都认为这是一种电池类型，但其只是代表了圆柱形电池的尺寸标准。以18650型为例，其是目前最为成熟的圆柱形电池标准，而21700型正在通过不断的技术进步，有可能在接下来取代18650型成新能源汽车的首选圆柱形电池产品。





◆ 方形电池
而方形电池的可塑性会更强一些，可以根据搭载产品的具体需求而进行定制化的设计。所以导致了大小不一，目前无论制造工艺或者应用标准，并没有圆柱形电池那样清晰的标准划分。但也正因为其灵活性高，曾经长时间的应用在早期的新能源汽车中，车企可以根据车型需求而对方形电池尺寸进行定制化设计，而不用受到圆柱形电池标准的限制。方形电池也曾经被认为是最适合新能源汽车应用的电池设计。目前方形电池在很多车型上都采用了，比如宝马的i系列车型，荣威ERX5，蔚来的ES8以及未来将上市的车和家的增程式SUV。

 

〖左为荣威ERX5 右为蔚来ES8〗





〖右侧伪装车为车和家将上市的SUV〗

◆ 方软包电池

软包电池则因为采用了叠加的制造方式，所以追求的是更加纤薄的体积，在同容量密度下重量也是最轻的。同样，软包电池也可以根据应用需求进行定制，小到我们手机电池的大小，大到应用在新能源汽车上。软包电池也一直被业内作为移动设备上的首选，但在汽车应用上，也因为其体积的可控性同样被汽车品牌所看重，尤其针对插电式混合动力车，在兼顾整车布局和重量时，软包电池体积优势更加明显。目前通用旗下别克的VELITE 5/VELITE 5、凯迪拉克CT6插电、XT5混动版车型、日产的轩逸纯电都采用的是软包电池。







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点评：三类电池设计各自以“换汤不换药”的方式在市场中分得一席之地，从设计的角度上三者没有绝对的好与坏。但最为成熟的圆柱形电池因为拥有了固定的全球标准，从制造到应用上，整套流程的严谨性会更高，电池企业根据标准造电池，而车企也根据标准来设计应用，拥有很强的一致性。中国在方形电池技术上曾试图以欧洲地区的VDA标准作为模板，但引用的企业并不多，最早选择使用方形电池的车企，也在逐渐更换为圆柱形电池，就是为了确保产品安全标准的一致性。



方形以及软包电池的突出优势就是可定制化，也因此出现了标准不一、工艺不一，车企与电池供应商必须在设计与工艺要求上达成严格一致，显然对双方都有了更高的研发成本付出。目前车企对于这三类电池都有自己的喜好和看法，会选择自己更认可的类型而进行产品研发，毕竟用户关心的是车辆续航表现以及更好的配重与布局，不存在对电池形状的喜好。下面我们再来聊聊，在不同形状下，三种电池设计在能量密度以及安全性上，各自又有什么样的优势呢？