鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：479次 | 2022年12月02日
電池技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
在追求能量密度和體積重量上，如何分出勝負(fù)
三類電池設(shè)計(jì)在外形不同的基礎(chǔ)上，也擁有了各自的特性，三者能夠通過外殼用料以及內(nèi)部設(shè)計(jì)對(duì)單體電池的能量密度、安全性以及重量造成影響。我們?cè)倌玫案鈦砼e個(gè)例子，餡料代表了單體電池的能量密度，而面粉代表了外殼包裝材料選擇。
不銹鋼外殼曾經(jīng)一直是圓柱形和方形電池的主要包裝材料，因工藝標(biāo)準(zhǔn)要求的不同，更輕的鋁制外殼在方形電池上快速推廣，也在重量上形成了優(yōu)勢(shì)。而軟包電池且因追求更加纖薄的工藝，采用了比鋁外殼重量更輕的鋁塑膜包裝，其纖薄的程度你甚至可以用手感覺到內(nèi)部液態(tài)電池的流動(dòng)。
外殼用料的不同除了直接對(duì)單體電池重量有影響以外，對(duì)電池的安全、發(fā)熱等環(huán)節(jié)來講也有影響，畢竟最終一個(gè)個(gè)的單體電池要封裝成組后放到車內(nèi)。鋼殼最硬也最重，它需要兼顧到安全工藝難度也相對(duì)低一些，而鋁膜外殼最軟最輕，在單體制造以及封裝成組時(shí)，兼顧到的散熱和碰撞安全也要求更高。而方形電池會(huì)根據(jù)對(duì)外殼材料選擇的不同，存在同樣的優(yōu)劣勢(shì)。
不要小瞧單體電池重量這件事，這對(duì)于最終封包成組放到車內(nèi)將有多層面的影響。更輕的電池組能讓整體車重更低，從而也為車企提供了更多的布局方法。隨著技術(shù)的進(jìn)步，越輕的單體電池在兼顧能量密度上的空間也越大。例如車輛在設(shè)計(jì)時(shí)限制只能裝載一套300公斤的電池組，顯然單體越輕，整個(gè)電池組的能量也就越高。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
而使用鋼殼的圓柱以及方形電池，在安裝到車身上時(shí)控制配重的方案就比較單一。例如目前主流采用圓柱形電池組的新能源車，電池組的布局都在車身的正下方，這樣才能保證即便重一些也不會(huì)影響整車的前后配重，但對(duì)車輛的離地間隙和車廂內(nèi)的地臺(tái)高度都會(huì)有影響。而有一些插電式混合動(dòng)力車，會(huì)把圓柱形電池組放在后備廂下方，通過與車頭發(fā)動(dòng)機(jī)的重量進(jìn)行配比，來均衡整車的配重，但結(jié)果就是后備廂的空間會(huì)變的很小。
電池形狀不同，在封裝成組的安全性和散熱等問題上，三類電池也出現(xiàn)了不同的優(yōu)劣勢(shì)。圓柱形電池雖然重且能量密度低，但在封包時(shí)圓柱與圓柱之間形成了很好的散熱空間，而方形則不同，如果不留縫隙緊緊的排列在一起，除了散熱是問題之外，單體與單體之間的安全性也難以保障。而軟包電池在封裝上會(huì)更加復(fù)雜，要安全、要保證散熱，還要不損失軟包本身纖薄體積的優(yōu)勢(shì)，可想而知在封裝成組環(huán)節(jié)上有多復(fù)雜。很多車企會(huì)慎重考慮三類電池設(shè)計(jì)在封裝環(huán)節(jié)的成本投入，目前來講，依靠工藝難度和成本更低的圓柱形電池是現(xiàn)階段的好選擇。
點(diǎn)評(píng)：簡(jiǎn)單來講，如果方形電池也擁有和圓柱型電池一樣的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，那么兩者在應(yīng)用上的優(yōu)劣勢(shì)基本也在同一水平線上。但軟包電池因?yàn)樵O(shè)計(jì)靈活性則更強(qiáng)，且兼具了重量低、能量密度高等更明顯的優(yōu)勢(shì)，在未來會(huì)成為更多車企首選的電池類型。但反之對(duì)于制造工藝的要求也要明顯高于前兩者，生產(chǎn)、封裝中額外的成本和技術(shù)要求，都變相加大了新能源汽車的終端售價(jià)。所以軟包電池極端的優(yōu)劣勢(shì)也讓一些車企望而卻步，目前采用軟包電池的新能源車型比例也是最少的。說白了，在成本面前，更多企業(yè)還是選擇了向其它兩者妥協(xié)。
另外，單體電池類型只是車企在選擇研發(fā)方向的角度之一，封裝技術(shù)也是尤為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。目前一線的新能源車企都擁有自己的電池實(shí)驗(yàn)室，他們?cè)诠?yīng)商提供的電池原型基礎(chǔ)上做二次研發(fā)，最后再把研究方案反推給供應(yīng)商，兩者一起敲定所需的電池方案。然后再由自己或者供應(yīng)商完成封裝的工作，最后一步經(jīng)過縝密的配重布局完成裝車。過程中所有環(huán)節(jié)都存在利弊權(quán)衡，也是反推回車企到底會(huì)選擇哪一類電池類型的關(guān)鍵。
拉近甚至反超，中國電池企業(yè)與車企的合作共贏
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
從單體電池到車輛應(yīng)用，車企與電池企業(yè)之間有著密切的合作關(guān)系。例如圓柱形電池的應(yīng)用上，松下與特斯拉保持了多年的技術(shù)同盟，美國通用汽車也與LG化學(xué)在軟包電池技術(shù)上達(dá)成技術(shù)共識(shí)。在此之前，三星SDI也與寶馬在方形電池上也有大量的技術(shù)合作。
電池供應(yīng)商來決定了可靠的電池基礎(chǔ)工藝，車企的二次研發(fā)決定了電池應(yīng)用到車輛上最終續(xù)航、配重以及安全這三大主要問題上的表現(xiàn)。三類電池的核心技術(shù)曾經(jīng)長時(shí)間的被日韓企業(yè)所掌握，也成為了之前新能源車企首選的電池供應(yīng)商。而近兩年，中國電池以及新能源車企與國外相比，不但在電池技術(shù)與應(yīng)用層面有了大幅度的拉近，且在產(chǎn)能、品控以及實(shí)際應(yīng)用表現(xiàn)等層面都有更多話語權(quán)，國外車企選擇中國電池企業(yè)作為首選供應(yīng)商已經(jīng)成為常態(tài)。
到2018年，中國電池企業(yè)已經(jīng)具備了圓柱、方形以及軟包電池制造的全面技術(shù)能力，并且在三類電池的單體能量密度上也有十足進(jìn)步。近幾年中，中國電池企業(yè)也從圓柱、方形電池向軟包電池技術(shù)過渡，以寧德時(shí)代、力神、國軒高科為首的幾家企業(yè)正在選擇采用軟包電池技術(shù)路線。
同時(shí)，隨著國內(nèi)新能源汽車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電池能量密度提出了更高要求，軟包技術(shù)成為了電池實(shí)現(xiàn)輕量化和高密度化的重要手段，今年年初寧德時(shí)代、力神、國軒高科三家承擔(dān)新型鋰離子動(dòng)力電池項(xiàng)目的企業(yè)，均選擇了軟包電池技術(shù)路線，單體電芯能量密度均達(dá)到300Wh/kg。但其對(duì)高制造工藝的要求，也要求著相關(guān)后市場(chǎng)技術(shù)的提高，例如外包裝鋁塑膜的工藝和產(chǎn)能，高精密度的疊片、電解液注射和封裝設(shè)備技術(shù)。
但在通往軟包電池的技術(shù)之路上，仍有很多現(xiàn)實(shí)問題。首先是鋁塑膜技術(shù)成本高、國產(chǎn)技術(shù)水平有限，尤其是在疊片技術(shù)工藝上的把控，要求要比卷繞要求更高，品控問題會(huì)直接影響電池壽命以及安全問題。想保持產(chǎn)能和品控的同步增長，電池企業(yè)與車企間的同心協(xié)力更為關(guān)鍵。
在新能源爆發(fā)前，都有可能成為趨勢(shì)
幾年前，中國新能源汽車的動(dòng)力電池以磷酸鐵鋰方形電池為主，因?yàn)楫?dāng)時(shí)中國企業(yè)自有的圓柱型電池技術(shù)以及成本控制能力相比海外并不突出。而在車企角度，可定制化的方形電池更利于快速研發(fā)和設(shè)計(jì)新能源車型?，F(xiàn)在來看，為了更快的拿出成績(jī)，當(dāng)時(shí)電池和汽車企業(yè)將方形電池作為了過渡性技術(shù)，而當(dāng)前，圓柱形三元鋰電池已經(jīng)成為了新的主流。
但這并不代表誰將會(huì)成為最終的技術(shù)代表，圓柱、方形以及軟包電池目前對(duì)于市場(chǎng)而言都具有各自的獨(dú)特價(jià)值，誰能成為新的趨勢(shì)也同樣會(huì)受到車型研發(fā)速度的影響。而對(duì)于我們而言，它們各自的優(yōu)勢(shì)能否被車企最終在產(chǎn)品力上最大化的展現(xiàn)出來，才是真正值得我們關(guān)心的問題。白貓黑貓，能抓老鼠的都是好貓，軟包圓柱，跑的遠(yuǎn)的都是好電池。
