动力锂电池与储能电池是现在电池技术应用的两大场景,储能电池对应着太阳能等设施,动力锂电池则对应着新能源汽车。而过去以日韩公司为首的电池技术公司,非常早以前就将动力锂电池的封装类型归为了三大形式:圆柱形、方形与软包,直观上它们的不同的地方只在于形状上,但同时它们在技术开发和应用角度上也有着不同,那样小小的电池会由于形状不同而发生什么样的差别?这就是大家本期的要紧内容。
日本SONY公司在1992年创造了18650锂离子电池,其也成为现在最 容易见到的圆柱形电池设计,比如5号、7号碱性电池都是使用这种形状设计。而在之后的时间里,因为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,现在三类技术也均在新能源汽车商品中进行应用。
关于在新能源汽车,三类电池现在市场格局也比较稳定,没最 好只有更好,不同国家不同车企关于三类电池技术的认同度也不同。今天的内容中和大伙聊聊,反馈到大家实质应用层面,这三类不同形状的电池有何差别。
变标不变本,形状无论怎么样变也要遵循基本原理
方软包电池
软包电池则由于使用了叠加的制造方法,所以追求的是愈加纤薄的体积,在同容量密度下重量也是最 轻的。
同样,软包电池也可以参考应用需要进行定制,小到大家手机电池的大小,大到应用在新能源汽车上。软包电池也一直被业内作为手机上的首 选,但在汽车应用上,也由于其体积的可控性同样被汽车品牌所重视,特别针对插电式混合动力车,在兼顾整车布局和重量时,软包电池体积优势愈加明显。现在通用旗下别克的VELITE5/VELITE5、凯迪拉克CT6插电、XT5混动版车型、日产的轩逸纯电都使用的是软包电池。
点评:三类电池设计各自以换汤不换药的方法在市场中分得一席之地,从设计的角度上三者没绝 对的好与坏。但最 为成熟的圆柱形电池由于拥有了固定的全球标准,从制造到应用上,整套步骤的严谨性会更高,电池公司依据标准造电池,而车企也依据标准来设计应用,拥有非常强的一致性。
国内在方形电池技术上曾试图以欧洲区域的VDA标准作为模板,但引用的公司并不多,最 早选择用方形电池的车企,也在渐渐更换为圆柱形电池,就是为了确保商品安全指标的一致性。
方形与软包电池的突出优势就是可定制化,也因此出现了标准不1、工艺不一,车企与电池提供商需要在设计与工艺需要上达成严格一致,显然对双方都有了更高的研发本钱付出。现在车企关于这三类电池都有我们的爱好和怎么看,会选择自己更认同的种类而进行产品开发,毕竟用户关心的是汽车续航表现与更好的配重与布局,没有对电池形状的爱好。下面大家再来聊聊,在不同形状下,三种电池设计在能量密度与安全性上,各自又有哪些样的优势呢?
下个十年,哪个会是技术趋势?
在追求能量密度和体积重量上,怎么样分出胜负
三类电池设计在外形不一样的基础上,也拥有了各自的特质,三者可以通过外壳用料与内部设计对单体电池的能量密度、安全性与重量导致影响。大家再拿蛋糕来举例,馅料代表了单体电池的能量密度,而面粉代表了外壳包装材料选择。
不锈钢外壳过去一直是圆柱形和方形电池的要紧包装材料,因工艺标准需要的不同,更轻的铝制外壳在方形电池上迅速推广,也在重量上形成了优势。而软包电池且因追求愈加纤薄的工艺,使用了比铝外壳重量更轻的铝塑膜包装,其纤薄的程度你甚至可以用手感觉到内部液态电池的流动。
外壳用料的不同除去直接对单体电池重量有影响以外,对电池的安全、发热等环节来讲也有影响,毕竟最后一个个的单体电池要封装成组后放到车内。钢壳最 硬也最重,它要兼顾到安全工艺困难程度也相对低一些,而铝膜外壳最软最轻,在单体制造与封装成组时,兼顾到的散热和碰撞安全也需要更高。而方形电池会依据对外壳材料选择的不同,存在同样的优劣势。
不要小瞧单体电池重量这件事,这关于最 终封包成组放到车内或有多层面的影响。更轻的电池组能让整体车重更低,从而也为车企提供了更多的布局办法。伴随技术的进步,越轻的单体电池在兼顾能量密度上的空间也越大。比如汽车在设计时限制只能装载一套300公斤的电池组,显然单体越轻,整个电池组的能量也就越高。
而用钢壳的圆柱与方形电池,在安装到车身上时控制配重的办法就比较单一。比如现在主流使用圆柱形电池组的新能源车,电池组的布局都在车身的正下方,如此才能保证即使重一些也不会干扰整车的前后配重,但对汽车的离地间隙和车厢内的地台高度都会有影响。而有一些插电式混合动力车,会把圆柱形电池组放在后备厢下方,通过与车头发动机的重量进行配比,来均衡整车的配重,但结果就是后备厢的空间会变的非常小。
电池形状不同,在封装成组的安全性和散热等问题上,三类电池也出现了不一样的优劣势。圆柱形电池虽然重且能量密度低,但在封包时圆柱与圆柱之间形成了非常不错的散热空间,而方形则不同,倘若不留缝隙紧紧的排列在一块,除去散热是问题以外,单体与单体之间的安全性也很难保障。
而软包电池在封装上会愈加复杂,要安全、要保证散热,还要不损失软包本身纤薄体积的优势,不言而喻在封装成组环节上有多复杂。不少车企会慎重考虑三类电池设计在封装环节的本钱投入,现在来讲,依赖工艺困难程度和本钱更低的圆柱形电池是现阶段的好选择。
点评:简单来讲,倘若方形电池也拥有和圆柱型电池相同的行业准则,那样两者在应用上的优劣势基本也在同一水平线上。但软包电池由于设计灵活性则更强,且兼具了重量低、能量密度高等更明显的优势,在将来会成为更多车企首 选的电池种类。但反之关于制造工艺的需要也要明显高于前两者,生产、封装中额外的本钱和技术需要,都变相加强了新能源汽车的终端价格。所以软包电池极 端的优劣势也让一些车企望而却步,现在使用软包电池的新能源车型比率也是最 少的。说白了,在本钱面前,更多公司还是选择了向其它两者妥协。
另外,单体电池种类只不过车企在选择研发方向的角度之一,封装技术也是尤为重要的环节。现在一线的新能源车企都拥有我们的电池实验室,他们在提供商提供的电池原型基础上做二次研发,最 后再把研究办法反推给提供商,两者一块敲定所需的电池办法。然后再由自己或者提供商完成封装的工作,最 后一步经过缜密的配重布局完成装车。过程中所有环节都存在利弊权衡,也是反推回车企到底会选择哪一类电池种类的重要。
拉近甚至反超,国内电池公司与车企的合作共赢
从单体电池到汽车应用,车企与电池公司之间有着密切的合作关系。比如圆柱形电池的应用上,松下与特斯拉维持了多年的技术同盟,美国通用汽车也与LG化学在软包电池技术上达成技术共识。在此之前,三星SDI也与宝马在方形电池上也有很多的技术合作。
电池提供商来决定了靠谱的电池基础工艺,车企的二次研发决定了电池应用到汽车上最后续航、配重与安全这三大要紧问题上的表现。三类电池的核心技术过去长期的被日韩公司所学会,也成为了之前新能源车企首 选的电池提供商。而近两年,国内电池与新能源车企与海外相比,不但在电池技术与应用层面有了大幅度的拉近,且在产量、品控与实质应用表现等层面都有更多话语权,海外车企选择国内电池公司作为首 选提供商已经成为正常状态。
到2018年,国内电池公司已经拥有了圆柱、方形与软包电池制造的全方位技术能力,并且在三类电池的单体能量密度上也有十足进步。近几年中,国内电池公司也从圆柱、方形电池向软包电池技术过渡,以宁德年代、力神、国轩高科为首的几家公司正在选择使用软包电池技术路线。
同时,伴随国内新能源汽车补贴标准对电池能量密度提出了更高需要,软包技术成为了电池达成轻量化和高密度化的要紧方法,年初宁德年代、力神、国轩高科三家承担新型锂离子动力锂电池项目的公司,均选择了软包电池技术路线,单体电芯能量密度均达到300Wh/kg。但其对高制造工艺的需要,也需要着有关服务市场技术的提升,比如外包装铝塑膜的工艺和产量,高精密度的叠片、电解液注 射和封装设施技术。
但在通往软包电池的技术的道路上,仍有不少现实问题。第一是铝塑膜技术本钱高、国产技术水平有限,特别是在叠片技术工艺上的把控,需要要比卷绕需要更高,品控问题会直接影响电池寿命与安全问题。想维持产量和品控的同步上升,电池公司与车企间的同心协力更为重要。
概要:在新能源爆发前,都大概成为趋势
几年前,国内新能源汽车的动力锂电池以磷酸铁锂方形电池为主,由于当时国内公司自有些圆柱型电池技术与本钱控制能力相比国外并不突出。而在车企角度,可定制化的方形电池更利于迅速研发和设计新能源车型。目前来看,为了更快的拿出成绩,当时电池和汽车公司将方形电池作为了过渡性技术,而目前,圆柱形三元锂离子电池已经成为了新的主流。
但这并不是哪个将会成为最后的技术代表,圆柱、方形与软包电池现在关于市场而言都具备各自的独特价值,哪个能成为新的趋势也同样会遭到车型研发速度的影响。而关于大家而言,它们各自的优势能否被车企最后在商品力上最 大化的展示出来,才是真的值得大家关心的问题。白猫黑猫,能抓老鼠的都是好猫,软包圆柱,跑的远的都是好电池。






