自从1991年索尼公司公布首个商用锂离子电池后,锂离子电池革新了消费电子产品的面貌,其圆柱形设计也成为目前最常见的电池造型,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。
◆圆柱形电池
圆柱形电池可分为14650、18650、21700等型号,这是由电池尺寸命名的电池名称。18650是目前市面上最为常见的电池型号,也是技术最为成熟的一种,而21700则是特斯拉近年来主推的新型电池。单节圆柱形电池的尺寸变得更大一些,电量也更多一些。如此一来,电芯的数量得以大幅减少,使得车辆在电池系统的控制方面更加有优势。
在经过了多年的发展后,圆柱形电池的标准化程度较高,容易在行业内实现统一标准。另外圆柱形电池在散热方面也有着先天的优势,封包时圆柱与圆柱之间形成了很好的散热空间,所以部分搭载圆柱形电池的车辆采用了成本较低的风冷技术。
特斯拉正在大力推进21700型电池技术,不可否认的是目前行业内圆柱形电池的高采用率,受到了特斯拉一定的影响。
关于采用圆柱形电池的车辆来说,不可防止的要面对大量电池单体所带来的电池控制问题,毕竟即便是采用21700电池也要将几千枚圆柱电池放在一起形成电池包,数量非常庞大。另外由于圆柱形电池在组合成电池组时需采用钢壳,所以其重量相对较高,能量密度相较于另两种形状的电池有所不足。
◆方形电池
方形电池的可塑性会更强一些,它能根据产品的具体需求而进行定制化的设计。但这也导致了方形电池的大小不一,制造工艺标准也就没有圆柱形电池那样清晰。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,车企可以根据车型不同而对电池尺寸进行定制化生产,而不用受到圆柱形电池标准的限制。方形电池也曾一度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得到了应用,比如宝马的i系列车型、荣威ERX5、蔚来ES8,另外宝马3系以及8系新能源车型,也都采用了方形电池技术,宝马在当时也希望由此实现在新能源汽车上轻量化的目标。
◆软包电池
软包电池因为采用了叠加的制造方式,所以体积更小,能量密度更高,这关于我国新能源车市场的需求非常契合。软包电池同样可以像方形电池相同进行定制。尤其是关于混动车型来说,在考虑整车布局和配重时,软包电池的优势就更加明显了。因为软包电池追求更加纤薄的工艺,采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。更轻的电池组能让整体车重更低,从而也为车企供应了更多的布局方法。随着技术的进步,越轻的单体电池在兼顾能量密度上的空间也越大。
目前通用旗下别克的VELITE5/VELITE5、凯迪拉克CT6插电、XT5混动版车型、日产的轩逸纯电都采用的是软包电池。总体来说软包电池更受韩系、美系车企青睐,现代以及通用汽车最新的新能源车型都采用了软包电池。
◆到底哪种更高级?
在目前的新能源车市场中,圆柱、方形、软包三种电池造型都有一定的使用比例,并没有绝对的好坏之分,只能说是各有优劣。
圆柱形电池由于发展时间较长,所以制造工艺也更加成熟,成本较低,同时也有固定的国际化标准来衡量产品优劣。不过在电池布局以及能量密度方面,圆柱形电池都还有着进一步的提升空间。
而方形电池和软包电池,虽然其在标准化上很难与圆柱电池相媲美,但其可以实现定制化的特点使其能够更好地与车辆相协调,能够满足不同厂商不同车型的特殊需求。尤其是软包电池,通过铝膜外壳的使用能在保证安全的同时提高效率,但受成本的制约现在并没有太多车企采用。圆柱、方形以及软包电池关于市场而言都有各自的价值,但圆柱形三元锂离子电池已经成为了目前的主流,这也是车企在权衡性能和成本后的折中选择。