圆柱电池、方壳电池与软包电池的形态
来源：宝鄂实业
2019-05-21 08:52
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圆柱电池应该是我们最容易想象到的结构，因为日常生活中我们最常接触的电池形式就是这种圆柱形。同我们常见的5号、7号电池类似，车用圆柱电池也具有特定的规格型号，比如18650、21700型号等，其中前两位数字表示圆柱电池的直径，18即代表18mm。三四位表示圆柱电池的高度，最后一位“0”则表示电池为圆柱形态。
这种圆柱电池最早是由索尼（SONY）公司设立标准并制造的，如今这种电池已经广泛应用在了新能源汽车领域。
因为圆柱电池具有统一的规格，因此设计打包成模组非常方便，但是其能量密度因为规格限制会受到影响。
方壳电池通常指具有铝制或钢制外壳方形电池，这种电池没有统一的规格限制，可以根据客户要求进行定制，相对来说，这种电池能量密度较高，重量较轻，但是长时间使用后其边角处电解液化学性能退化会比较明显，影响电池性能。
软包电池，顾名思义其电池外壳是由一层铝塑膜包装而成，因此设计较为灵活，可以随意改变形状、薄厚，打包成模组较为灵活方便。另外，这种电池重量轻、能量密度高、循环性好。安全方面也要比方壳电池和圆柱电池要高，是目前发展潜力较大的一种电池结构。
采用软包电池的日产Leaf电池组，可以看到其电池模块并不统一，摆放方向也不一致，电池包呈现出来的形态呈现不规则形。
上面是按照电池的形态划分，如果按照电池材料划分的话，电芯有磷酸铁锂、镍钴锰三元锂等不同类型，这里的材料指的是电池的正极材料，负极材料目前主要以石墨为主，硅碳负极因为能够极大拓展电池能量密度因此具有很高的关注度，是目前电池发展方向之一。
拿目前常见的磷酸铁锂电池和三元锂电池对比，两者属于优势互补，一方面磷酸铁锂具有较高的安全性，但是其循环寿命以及能量密度都较差一些。另一方面，三元锂电池具备较高的能量密度、循环寿命以及抗低温衰减能力，但是其安全性相对要低一些，至今我国仍然规定三元锂电池不能应用在大巴等商用车上。
不过也不用担心，无论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池，应用之前都会经过火烧、碰撞、穿刺等安全测试。通过合理的电池管理系统以及温度控制系统，三元锂电池的安全性还是可以得到保障的。
三、电池供应商的崛起
要说新能源汽车发展最大的受益者是谁，那无疑是电池供应商了。在此之前，这些电池供应商的主要客户是消费电子类厂商，相比汽车厂商而言，这些客户的需求量只能算是九牛一毛。目前全球电池供应商主要集中在中日韩美四国，其中松下、三星SDI、LG、AESC、比亚迪、宁德时代等电池供应商年出货量都呈现逐年递增态势。其中宁德时代等电池供应商更是从名不见经传的“小厂”跻身行业领导者。
华晨宝马首款高端纯电动车“之诺1E”的动力电池系统由宁德时代和宝马共同开发，由宁德时代制造，与宝马的合作让宁德时代声名鹊起，随后大众、北汽、上汽等汽车厂商纷纷寻求合作。
面对崛起的电池供应商，大部分汽车厂商都抱以扶持和合作姿态，以谋求共赢。比如特斯拉和松下合作投资在美国建立Gigafactory超级电池工厂、上汽与宁德时代合作共建工厂、比亚迪与国轩高科合作共建工厂等，车企与电池厂商联姻的例子举不胜举。
特斯拉位于内达华州的Gigafactory工厂计划产能是35GWh，这一数字相当于2013年全球电池产量总和，最大产能实现之后电池成本预计可以削减30%。
在合作浪潮中也有不少例外，比如日产便抛售了自己控股的AESC电池公司。日产表示随着电动汽车的普及，电池行业将告别高利润，格局可能面临洗牌。而从整车企业角度来看，开放采购而不是把控一两家电池供应商，技术路线上风险更低，也有利于降低成本。
AESC为日产与日本电器NEC在2009年组建的合资公司，日产持有51%股份，而其余股份为NEC持有。2016年，AESC以1622MWh的出货量，仅次于松下、比亚迪和LG化学，排名全球第四。
有人看得开就有人着急，欧盟在前段时间召开会议商讨电池产业问题，在汽车行业一直强势的欧洲厂商面对新能源发展似乎动作缓慢了些，在电池行业上更是被中日韩美拉开差距，为此欧盟鼓励欧洲地区公司对电池产业进行投资，其中德国大众集团以及奔驰、宝马公司都有创立自己电池工厂的意图，甚至已经采取了相关部署。
去年法兰克福车展期间，大众公布大规模电动车发展计划《Roadmap E》，其中非常重要的一条信息就是大众将投资500亿欧元来发展电动车电池产业。
四、电池回收问题
废旧电池存在高污染性，这一点想必是人尽皆知，随着新能源汽车的增多，将来废旧电池回收问题不得不考虑。回想一下，自己家中的废电池都是怎样处理的，如果我没有猜错的话，百分八十是放在抽屉里当它不存在一样吧。
目前三元锂电池包循环寿命大概在2000次左右，磷酸铁锂电池包表现会相对差一些，但是按照正常使用的话使用年限也在10年左右，对于现阶段来说电池回收可能不是大问题，但两三年后就不得不“还债”了。对于追求利润的车企来说，废电池回收显然是费力不得好，但不得不面对，现阶段还没有特别明确的规定或制度，将来政府、电池生产厂商、车企应该会联合起来应对这一难题。
目前已有的处理方案是对老旧电池进行筛选，状况较好的可能会被用作低耗能设备的储能装置，对于状态较差的就要拆解回收了。
这是BOSCH公司关于电池回收问题的解决方案，把废旧电池进行拆解重组，然后当做储能系统用来平衡电网电压。
五、未来电池发展
虽然说电动车的续航里程不只是由电池来决定的，但现阶段电动汽车续航确实受到电池技术的制约，下面列出了目前比较具有发展潜力的电池种类。
1、硅碳复合负极材料
硅碳复合材料作为未来负极材料的一种，其理论克容量石墨类负极高出了10倍有余，其产业化后，将大幅提升电池的容量。目前各大材料厂商纷纷在研发硅碳复合材料，如BTR、革鑫纳米、杉杉、华为、三星等。现在硅碳复合材料存在的主要问题有：充放电时，体积膨胀，吸液能力强；循环寿命差。目前正在通过硅粉纳米化，硅碳包覆、掺杂等手段解决以上问题，且部分企业已经取得了一定进展。
2、石墨烯
石墨烯自2010年获得诺奖以来，广受全球关注，特别在中国。国内掀起了一股石墨烯研发热潮，其具诸多优良性能，如透光性好，导电性能优异、导热性较高，机械强度高。
鉴于石墨烯当前的批量生产工艺不成熟、价格高昂、性能不稳定，石墨烯将率先作为正负极添加剂在锂离子电池中使用。
3.固态电池
固态电池是用特殊的固态材质代替液态的电解液，这样一来，锂电池自身的安全问题就彻底得到了根治。另外，固态电池相比同体积的锂电池电池容量至少提升两倍，在相同的续航里程下，固态电池体积可以做得更小、更轻。在充电速度方面，固态电池也具有明显的优势。
