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电车资源资料显示,2019年4月新能源汽车动力电池装机量总量达5.41GWh,同比增长43.9%,环比增长6.3%。目前市面上的锂电池按封装型别主要分为方形、软包、圆柱三类。其中方形电池和软包电池,常被行业内拿来比较,同为锂电池,这两者之间究竟有什么区别呢?
方形电池
方形电池采用绕卷或叠片工艺,能量密度相对较高,电池循环寿命长。方形电池外壳为钢壳或铝壳,随着生产工艺的提升,外壳目前主要以铝壳为主,主要原因在于铝壳的重量较轻,且比钢壳更加安全。
技术方面,国内方形电池技术已非常成熟,且对材料技术(如气胀率、膨胀率等指标)要求不高,业内不存在技术壁垒。制造成本方面,方形电池的材料已完全国产化,且其对电池材料技术要求低于软包电池,在同等容量下整体材料成本比软包电池低10%左右。方形电池成品加工相对简单,Pack锂电池包可靠且成本优势明显。此外,方形电池包装采用镭射封口工艺,密封性较强,能有效避免封口处老化、漏气的问题。
方形电池目前无论制造工艺或者应用标准,没有清晰的标准划分。因为其灵活性高,在早期的新能源汽车产品中被广泛应用,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。
方形电池曾被认为是最适合新能源汽车应用的电池设计,但随着国家和市场对动力电池效能要求的提高,方形电池的劣势也渐渐凸显。方形电池受限于外包装重量大,能量密度要提高,电芯容量也要增大。如果能量密度要做到300Wh/kg,电芯容量就会达到200Ah左右,这样一来,不仅技术难度加大了,生产效率还会降低。在安全方面,方形电池采用全密封工艺,发生热失控等安全问题时,容易引起爆炸。
软包电池
软包电池是在液态锂离子电池外层套上一层聚合物外壳。由于软包电池外包装采用的多是铝塑膜,一旦内部出现问题,软包电池就会出现鼓胀,从电池表面最薄弱的部位鼓开,安全性相对较高。
此外,软包电池的质量、能量密度要高于方形电池,同样体积的电池,软包电池要比方形电池轻10%-20%左右。在目前的技术条件下,软包电池的可塑性比方形电池更强,尤其是对于混合动力车型来说,在需要同时考虑整车布局和重量时,软包电池的优势就更加明显。此外,软包电池的内阻相对较小,目前国产软包电池芯的内阻最小可做到35mΩ以下,极大地降低了电池的自耗电。软包电池在技术成熟度逐渐提升的条件下,具备替代方形电池的潜能,优势将进一步凸显。
但软包电池也同样有其不足之处。软包电池目前尚有技术难题有待解决,尤其在电池循环膨胀指标上,大部分电芯厂仍未解决该问题。此外,由于国内技术有限,软包电池需用到的大部分铝塑膜仍依靠进口。而对于叠片技术工艺的把控上,也有着不小的难度,更高的难度意味着品控相对不够稳定,一旦出现品控问题会直接影响电池寿命以及使用安全。
小结:从目前的国内形势来看,软包电池更符合政策要求。随着国内新能源汽车补贴政策对动力电池能量密度提出的要求越来越高,软包技术也成为了电池实现轻量化和高密度化的重要手段。
但就目前的技术水平来看,毫无缺点的封装路线是不存在的,一项效能的提升可能要以牺牲其他效能为代价,选择哪种封装方式,主要看企业对这几项效能如何取舍,并不能说动力电池行业未来就是软包电池的天下。只能说在当前的技术及行业环境下,软包电池是提升能量密度的最佳方式。但最终哪种电池技术能够成为未来的终极方案,还要看行业技术如何发展。
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