圆柱电池与方形电池相比较的话谁更好？
来源：宝鄂实业
2019-06-30 19:39
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从2012年的销售来看，在各类锂电池产品中，圆柱锂电池的份额有所下降，而方形电池和聚合物电池均有所上升，其中，聚合物电池上升较快，那么，是不是圆柱锂电池就不要发展了呢?不是的。
因为圆柱锂电池与方形都属于液态锂电池，而聚合物电池属于另一种技术路线，所以，我们在此可以将圆柱电池与方形电池进行比较。
从一些性能上来看，圆柱电池具有的优势是：能量密度相对较高;极片压实相对较大，但倍率性能不如方形电池;而方形电池正好相反：倍率性能稍好于圆形电池，但能量密度比起圆形电池较低;这决定了圆柱电池更适合组成大容量电池组，比如比亚迪用于自己电动车上的磷酸铁锂电池就是圆柱电池。
从成本上来看，主要是电芯采购价格较便宜，其次是BMS模组的设计与制造和人力成本的相对低廉。因为圆柱锂电池是标准品，所以通常采用的是流水线作业，且无须另外设计和开发，省了不少开发费用，作为一种成熟锂电池类型，它应用于传统电子数码产品，例如笔记本电脑。
从国家之间的竞争来看，中国圆柱锂电池生产及其服务均有相对优势。随着国内企业的采购规模的放大以及国产电芯的逐步成熟，大陆电池模组制造企业在成本方面相比国际竞争对手仍具有较为明显的比较优势。除此之外，在对于电子产业链非常重要的快速响应、售后服务以及市场营销方面，大陆企业也具有较大优势，成为赢得更大市场份额的重要推动力量。
从一些性能上来看，圆柱电池具有的优势是：能量密度相对较高;极片压实相对较大，但倍率性能不如方形电池;而方形电池正好相反：倍率性能稍好于圆形电池，但能量密度比起圆形电池较低;这决定了圆柱电池更适合组成大容量电池组，比如比亚迪用于自己电动车上的磷酸铁锂电池就是圆柱电池。
从成本上来看，主要是电芯采购价格较便宜，其次是BMS模组的设计与制造和人力成本的相对低廉。因为圆柱锂电池是标准品，所以通常采用的是流水线作业，且无须另外设计和开发，省了不少开发费用，作为一种成熟锂电池类型，它应用于传统电子数码产品，例如笔记本电脑。
从国家之间的竞争来看，中国圆柱锂电池生产及其服务均有相对优势。随着国内企业的采购规模的放大以及国产电芯的逐步成熟，大陆电池模组制造企业在成本方面相比国际竞争对手仍具有较为明显的比较优势。除此之外，在对于电子产业链非常重要的快速响应、售后服务以及市场营销方面，大陆企业也具有较大优势，成为赢得更大市场份额的重要推动力量。
1、水分
过多的水分会与正负极活性物质发生副反应、破坏其结构进而影响循环，同时水分过多也不利于SEI膜的形成，但在痕量的水分难以除去的同时，痕量的水也可以一定程度上保证电芯的性能。
2、正负极压实
正负极压实过高，虽然可以提高电芯的能量密度，但是也会一定程度上降低材料的循环性能，从理论来分析，压实越大，相当于对材料的结构破坏越大，而材料的结构是保证锂离子电池可以循环使用的基础;此外，正负极压实较高的电芯难以保证较高的保液量，而保液量是电芯完成正常循环或更多次的循环的基础。
3、测试的客观条件
测试过程中的充放电倍率、截止电压、充电截止电流、测试中的过充过放、测试房温度、测试过程中的突然中断、测试点与电芯的接触内阻等外界因素，都会或多或少影响循环性能测试结果，另外，不同的材料对上述客观因素的敏感程度各不相同，统一测试标准并且了解共性及重要材料的特性应该就足够日常工作使用了。
4、负极过量
负极过量的原因除了需要考虑首次不可逆容量的影响和涂布膜密度偏差之外，对循环性能的影响也是一个考量，对于钴酸锂加石墨体系而言，负极石墨成为循环过程中的"短板"一方较为常见，若负极过量不充足，电芯可能在循环前并不析锂，但是循环几百次后正极结构变化甚微但是负极结构被破坏严重而无法完全接收正极提供的锂离子从而析锂，造成容量过早下降。
5、涂布膜密度
单一变量的考虑膜密度对循环的影响几乎是一个不可能的任务，膜密度不一致要么带来容量的差异、要么是电芯卷绕或叠片层数的差异，对同型号同容量同材料的电芯而言，降低膜密度相当于增加一层或多层卷绕或叠片层数，对应增加的隔膜可以吸收更多的电解液以保证循环，考虑到更薄的膜密度可以增加电芯的倍率性能、极片及裸电芯的烘烤除水也会容易些，当然太薄的膜密度涂布时的误差可能更难控制，活性物质中的大颗粒也可能会对涂布、滚压造成负面影响，更多的层数意味着更多的箔材和隔膜，进而意味着更高的成本和更低的能量密度，所以，评估时也需要均衡考量。
6、材料种类
材料的选择是影响锂离子电池性能的第一要素，选择了循环性能较差的材料，工艺再合理、制成再完善，电芯的循环也必然无法保证;选择了较好的材料，即使后续制成有些许问题，循环性能也可能不会差的过于离谱，从材料角度来看，一个全电池的循环性能，是由正极与电解液匹配后的循环性能、负极与电解液匹配后的循环性能这两者中，较差的一者来决定的，材料的循环性能较差，一方面可能是在循环过程中晶体结构变化过快从而无法继续完成嵌锂脱锂，一方面可能是由于活性物质与对应电解液无法生成致密均匀的SEI膜造成活性物质与电解液过早发生副反应而使电解液过快消耗进而影响循环。在电芯设计时，若一极确认选用循环性能较差的材料，则另一极无需选择循环性能较好的材料，浪费。
7、电解液量
电解液量不足对循环产生影响主要有三个原因，一是注液量不足，二是虽然注液量充足但是老化时间不够或者正负极由于压实过高等原因造成的浸液不充分，三是随着循环电芯内部电解液被消耗完毕。第三点，正负极特别是负极与电解液的匹配性的微观表现为致密且稳定的SEI的形成，而右眼可见的表现，既为循环过程中电解液的消耗速度，不完整的SEI膜一方面无法有效阻止负极与电解液发生副反应从而消耗电解液，一方面在SEI膜有缺陷的部位会随着循环的进行而重新生成SEI膜从而消耗可逆锂源和电解液。不论是对循环成百甚至上千次的电芯还是对于几十次既跳水的电芯，若循环前电解液充足而循环后电解液已经消耗完毕，则增加电解液保有量很可能就可以一定程度上提高其循环性能。
过多的水分会与正负极活性物质发生副反应、破坏其结构进而影响循环，同时水分过多也不利于SEI膜的形成，但在痕量的水分难以除去的同时，痕量的水也可以一定程度上保证电芯的性能。
2、正负极压实
正负极压实过高，虽然可以提高电芯的能量密度，但是也会一定程度上降低材料的循环性能，从理论来分析，压实越大，相当于对材料的结构破坏越大，而材料的结构是保证锂离子电池可以循环使用的基础;此外，正负极压实较高的电芯难以保证较高的保液量，而保液量是电芯完成正常循环或更多次的循环的基础。
3、测试的客观条件
测试过程中的充放电倍率、截止电压、充电截止电流、测试中的过充过放、测试房温度、测试过程中的突然中断、测试点与电芯的接触内阻等外界因素，都会或多或少影响循环性能测试结果，另外，不同的材料对上述客观因素的敏感程度各不相同，统一测试标准并且了解共性及重要材料的特性应该就足够日常工作使用了。
4、负极过量
负极过量的原因除了需要考虑首次不可逆容量的影响和涂布膜密度偏差之外，对循环性能的影响也是一个考量，对于钴酸锂加石墨体系而言，负极石墨成为循环过程中的"短板"一方较为常见，若负极过量不充足，电芯可能在循环前并不析锂，但是循环几百次后正极结构变化甚微但是负极结构被破坏严重而无法完全接收正极提供的锂离子从而析锂，造成容量过早下降。
5、涂布膜密度
单一变量的考虑膜密度对循环的影响几乎是一个不可能的任务，膜密度不一致要么带来容量的差异、要么是电芯卷绕或叠片层数的差异，对同型号同容量同材料的电芯而言，降低膜密度相当于增加一层或多层卷绕或叠片层数，对应增加的隔膜可以吸收更多的电解液以保证循环，考虑到更薄的膜密度可以增加电芯的倍率性能、极片及裸电芯的烘烤除水也会容易些，当然太薄的膜密度涂布时的误差可能更难控制，活性物质中的大颗粒也可能会对涂布、滚压造成负面影响，更多的层数意味着更多的箔材和隔膜，进而意味着更高的成本和更低的能量密度，所以，评估时也需要均衡考量。
6、材料种类
材料的选择是影响锂离子电池性能的第一要素，选择了循环性能较差的材料，工艺再合理、制成再完善，电芯的循环也必然无法保证;选择了较好的材料，即使后续制成有些许问题，循环性能也可能不会差的过于离谱，从材料角度来看，一个全电池的循环性能，是由正极与电解液匹配后的循环性能、负极与电解液匹配后的循环性能这两者中，较差的一者来决定的，材料的循环性能较差，一方面可能是在循环过程中晶体结构变化过快从而无法继续完成嵌锂脱锂，一方面可能是由于活性物质与对应电解液无法生成致密均匀的SEI膜造成活性物质与电解液过早发生副反应而使电解液过快消耗进而影响循环。在电芯设计时，若一极确认选用循环性能较差的材料，则另一极无需选择循环性能较好的材料，浪费。
7、电解液量
电解液量不足对循环产生影响主要有三个原因，一是注液量不足，二是虽然注液量充足但是老化时间不够或者正负极由于压实过高等原因造成的浸液不充分，三是随着循环电芯内部电解液被消耗完毕。第三点，正负极特别是负极与电解液的匹配性的微观表现为致密且稳定的SEI的形成，而右眼可见的表现，既为循环过程中电解液的消耗速度，不完整的SEI膜一方面无法有效阻止负极与电解液发生副反应从而消耗电解液，一方面在SEI膜有缺陷的部位会随着循环的进行而重新生成SEI膜从而消耗可逆锂源和电解液。不论是对循环成百甚至上千次的电芯还是对于几十次既跳水的电芯，若循环前电解液充足而循环后电解液已经消耗完毕，则增加电解液保有量很可能就可以一定程度上提高其循环性能。
与此同时，我国动力电池市场出现供应紧张和产能过剩并存现象。数据显示，2017年中国动力电池产能已经超过了200GWh,但总体产能利用率却只有40%。市场两极分化明显，高端优质产品供不应求，低端产能销售困难，呈现出结构性产能过剩，宁德时代新能源科技股份有限公司副董事长黄世霖预测，动力电池产能过剩的情况可能会延续到2020年以后。
动力电池领域的竞争环境也从最初的粗放式竞争逐步迈向精细化角逐，伴随市场竞争加剧，一些低门槛、技术落后的动力电池企业逐渐被淘汰出局，行业洗牌加速。数据显示，中国动力电池配套企业已经从2015年的大约150家降到了2017年的100家左右，三分之一的企业已经被淘汰出局。
动力电池领域的竞争环境也从最初的粗放式竞争逐步迈向精细化角逐，伴随市场竞争加剧，一些低门槛、技术落后的动力电池企业逐渐被淘汰出局，行业洗牌加速。数据显示，中国动力电池配套企业已经从2015年的大约150家降到了2017年的100家左右，三分之一的企业已经被淘汰出局。
