电池壳体类型之争
目前市面上主流的锂离子电池按照壳体类型就三种:软包、方形铝壳和圆柱。其他的还有什么塑壳、方形钢壳、圆柱铝壳等,这些基本属于非主流,摒弃了原有的优点,不伦不类,我们不论述。
我们直奔主题,究竟那种类型的壳体是最适合新能源汽车的,是软包、方形铝壳还是圆柱?
我的回答是:各有优缺点,不存在哪一种壳体类型最适合。就像我们争论地球上白色人种、黄色人种、黑色人种哪一种才是最优人种;就像我们讨论米饭和馒头哪个是最可口的主食。
下面我们按照独立语句的形式进行讲解:
圆柱电池壳体质量比例最高,其次方形铝壳,最后软包。给一组数据:比如18650 电池 ,重质量是46g,其中盖帽和钢壳质量达8.44g,比例达到18%。这也是软包电池能量密度最高的理论依据来源之一,也是很多软包电池厂家叫嚣:要做高能量密度,要跟上国家政策,必须是软包的原因之一。
只有叠片软包面密度和压实密度可以做的最高。圆柱电池只能是紧密卷绕,而方形铝壳绝绝大部分也是卷绕,对于卷绕,面密度和压实密度过大会出现断片,电解液也难以吸收。这个也是软包电池是高能量密度首选的原因之一。
就注液量来看,相近工艺高能量密度的三种壳体类型,圆柱电池单位注液量最少(2g/Ah),而软包和方形铝壳就高得多(5g/Ah)。这主要是因为圆柱电池是紧密卷绕结构,内部空间比例小的原因。从这一项看,圆柱电池成本和能量密度扳回一城。
从最重要的循环性能来看,相似工艺高能量密度的三种电池,圆柱循环最差,软包次之,方形铝壳最好。圆柱电池注液量少,膨胀空间小,电流密度分布最不均,故而循环最差。软包铝塑膜强度差,后续会产气加大极片间距,故而循环次之。
从制造成本来看,圆柱电池成本最低,软包和方形铝壳相近。这主要得益于圆柱电池设备自动化程度高,生产效率高。而软包和方形铝壳在入壳到化成段之间自动化程度低,工艺也较繁琐。
就安全性能而言,圆柱电池几乎是最完美的。圆柱电池的安全设计简直天衣无缝:内部气压高防爆片就会鼓起,CID断开;电流过大PTC就会起作用;就算是爆炸,也只会从封口处开始。而软包和方形铝壳在安全性方面就差多了。特别是软包,没有任何安全性保护装置,只要滥用基本就一个字“爆”。方形铝壳尽管有所谓的安全阀,但恕某直言,此安全阀基本是摆设,因为方形铝壳是长方体,内部气压高很容易形变,防爆阀来不及开启可能就会炸开。
就容量和体积而言,软包和方形铝壳可以做的很大,而圆柱电池只能很小。从工艺角度考虑:圆柱电池是紧密型卷绕结构,如果极片宽大会对设备和工艺要求很苛刻,而叠片和非紧密卷绕的方式就可以做的很大。同时电解液也无法完好对极片进行浸润。从电化学性能角度考虑:圆柱电池做的直径太大会影响内部散热,从而影响其各项电化学性能。而方形结构不会如此。
还是那句话,不管是圆柱、软包还是方形铝壳,各有优缺点,不存在哪一种是最好的,是最适合新能源汽车的,只有你的选择。
