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从三种外壳形态 看锂离子电池发展趋势

2021-06-10 ryder

圆柱、方形、软包三种动力锂离子电池的内部构成要素区别不大,都是锂离子电池,核心差异在于圆柱和方形电池主要采用金属材料作为外壳,而软包锂离子电池采用铝塑膜作为封装外壳。具体分解如下:


圆柱形电池


●供应商:松下、索尼、江森自控


●使用车型:特斯拉全系、江淮IEV系列


●优点:加工工艺成熟、PACK成本较低、电池产品良率较高、散热性能好


●劣势:重量大


新能源车常用的圆柱形电池长得很像我们日常使用的5号电池,这种电池历史久远,加工工艺非常成熟,还有国际标准。我们常常提到的特斯拉21700,这个数字指的其实是它的尺寸为21毫米×70毫米。


另外,因为其本身形状的缘故,很多圆柱形电池排在一起时,能留出空隙散热,你看方形电池如果排在一起,中间是没有缝隙的。


▲特斯拉电池组


但是这种电池有个特点,单体能量密度低,想要同等容量就非得多带电池,再加上非得用金属外壳,导致重量很大。


方形电池


●供应商:三星、宁德时代、国轩高科


●使用车型:宝马i3、荣威ERX5、蔚来ES8、比亚迪系列、广汽传祺新能源GE3


●优点:布局灵活,能实现定制、安全性好


●劣势:单体差异性大,标准难以统一


▲封装好的方形电池


方形电池最大的特点是可以依据不同的车实现定制,说的简单粗暴一点,就是主机厂和供应商可以针对一辆车设计一套电池布局方案,但这变相增加了双方的人力资金成本;也萌生了另一个问题,每个车的电池都不一样,造成目前市场上方形电池型号众多,工艺很难统一。


你想想看,倘若你是个乙方,是现成的模板拿过来往上套好用,还是自己和客户一直协商讨论做一个定制版出来?


软包电池


●供应商:LG化学、孚能科技


●使用车型:别克VELITE5、日产聆风、奇瑞eQ、北汽新能源


●优点:重量轻、能量密度高


●劣势:单体差异性大,标准难以统一、机械强度差


▲别克VELITE6软包电池


软包电池在日常生活中也很常见,比如手机的电池。它使用铝塑膜作为封装材料,显而易见的比使用金属外壳的上面两种电池要轻;但自然也没有上面两种办法对电池的保护性好。


将来是软包电池的天下了?


软包电池的最大优点在于,能在现有技术水平上提升动力电池的能量密度。依据高工锂电的统计,软包电池比同等容量的铝壳包装电池轻20%,与同样尺寸的铝壳电池,容量高出50%。


今朝19年的补贴政策尚不明朗,但可以肯定是补贴金额跟电池的能量密度息息相关,软包电池在这一项上优点巨大。


铝塑膜国产化是个问题


那么为什么还有许多厂家不使用软包电池呢?前面提到,铝塑膜是软包电池和上两种电池最大的区别,单片电池包装后用铝塑膜密封,形成一个电池,铝塑膜用来保护内容物。这东西在日常中也常见,比如胶囊的外包装……


主要的问题是,铝塑膜一般被日本厂商垄断,日本的DNP自己一家市占率就接近50%,剩下的昭和电工也能占到25%左右,这两家还出了各自的工艺标准。


铝塑膜制造工艺


而国内厂商因为工艺、设备等原由,产品的某些指标是达不到日本的水准的,比如冲深,国产的在5毫米左右,而日本要求在8-12毫米。


当然国内也有许多优秀的供应商在不断努力,比如新纶科技(收购了日本T&T铝塑膜方面的业务),以及上海紫江。


电池厂商酷爱软包电池吗?


依据预测,2020年国内软包动力电池出货量预计35.9MWh,渗透率达38%,相比17年5.5MWh左右的出货量新增约30MWh。


在国内政策高度倾向于能量密度和续航里程的前提下,软包电池的高能量密度、低重量是其最大的优点,足以使得厂商和供应商倾向选择它。但其单体电池一致性还需提升,另外也需要类似圆柱电池的行业标准不断完善,核心技术的提升也是影响将来软包电池能否成为主流的关键。

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