新能源动力电池介绍

目前，主流锂电池封装形式主要有三种：圆柱、软包以及方形。不同封装结构意味着不同的特性。概述圆柱电池软包电池方形电池圆柱电池圆柱电池一般采用钢壳或铝壳封装，规格型号包含18650、21700、26500等。圆柱形锂电池采用相当成熟的卷绕工艺，自动化程度高，产品品质稳定，成本相对较低。目前，特斯拉已经在使用的电芯即：松下的18650、21700两种型号的圆柱电池。NOPART1顶壳2热敏电阻3电流阻断器4防爆阀5密封圈6顶部绝缘圈7纲/铝壳8顶部绝缘圈9卷心10极耳国内圆柱动力电池单体生产企业：市场格局层面，圆柱电池在动力电池领域的总体市场份额正在下降，市场集中度进一步提升。2017年新能源汽车圆柱动力电池装机总电量约12.57GWh，2018年装机总电量约7.11GWh，同比下降43.44%。原因：一是沃特玛“暴雷”之后，其圆柱动力电池装机量急剧锐减；二是由于软包动力电池市场需求升温，进一步挤压圆柱电池市

场份额；三是电动工具、电动自行车、低速车等细分市场，部分圆柱动力电池企业开始转型，产能不在此次统计范围。软包电池软包锂电池所用的关键材料——正极材料、负极材料及隔膜，与传统锂电池的区别不大，最大不同之处在于软包装材料（铝塑复合膜）。软包装材料通常分为三层，即外阻层（一般为尼龙BOPA或PET构成的外层保护层）、阻透层（中间层铝箔）和内层（多功能高阻离层）。软包电池一般采用叠片工艺。国内软包动力电池单体生产企业：序号厂家名称现有合作伙伴1孚能科技（赣州）有限公司北汽、长城、广汽新能源、长安汽车、吉利汽车2上海卡耐新能源有限公司江淮、东风锐达起亚3万向123系统有限公司海马、东风、广汽4微宏动力系统有限公司金龙、福田、恒通、中通5湖州天丰电源有限公司吉利、知豆6浙江超威创元实业有限公司南京金龙、国宏汽车、重庆中力7珠海银隆新能源有限公司自主品牌8中航锂电（洛阳）有限公司江南众泰、东风大巴、物流车9中心国安盟固利北汽、上汽10北京国能电池科技有限公司郑州日产、大巴、环卫车11天津力神电池股份有限公司北汽、大众、一汽、江淮、广汽12天津市捷威动力长安、东风、众泰、奇瑞13骆驼集团新能源有限公司未找到合作伙伴资料方形电池方形锂电池通常是指铝壳或钢壳方形电池，普及率在国内很高。方形电池有采用卷绕和叠片两种不同的工艺。叠片式工艺简介叠片式是将正负极极片、隔膜裁成规定尺寸的大小，随后将正极极片、隔膜、负极极片叠合成小电芯单体，然后将小电芯单体叠放并联起来组成一个大电芯。叠片式工艺生产的电芯优点：相当于多个小极片并联，降低了内阻，内阻较低，且因为内阻低极化小，放电平台高；电芯极片隔膜之间受力面积一致，无明显应力集中点；内部空间利用的较为充分，提及比容量和能量密度更高；叠片式工艺相当于多极片并联，更容易在短时间内完成大电流的放电，倍率性能佳；叠片式工艺生产的电芯缺点：操作要求高，生产控制繁琐，次品率高。卷绕式工艺简介卷绕式是将分条后的极片固定在卷针上随着卷针转动将正极极片、负极极片以及隔膜卷成电芯的工艺方式。卷绕式工艺生产的电芯虽然在电化学性能上略差于叠片式电芯，但优势在于生产自动化程度高，制成容易，适合大规模生产。因此市场上的方形电池一般都为卷绕式工艺生产序号厂家名称现有合作伙伴1惠州比亚迪电池有限公司自主品牌2宁德时代新能源科技有限公司北汽、上汽、吉利、江铃等3合肥国轩高科动力能源有限公司北汽、上汽、江淮、众泰4力神动力电池系统有限公司北汽、一汽、广汽5中行锂电（洛阳）有限公司众泰、东风大巴6江苏春兰清洁能源研究院有限公司一汽、东风等大巴示范车7芜湖天弋能源科技有限公司比亚迪8山东威能环保电源科技股份有限公司众泰、一汽、福田9山东衡远新能源科技有限公司五洲龙、长江10东莞市迈科新能源有限公司公交、物流车、特种车11山东恒宇新能源有限公司力帆、金华国内方形动力电池单体生产企业：圆柱、软包、方形电芯优势对比项目圆柱方形软包简要说明质量能量密度Wh/kg★★★★★★★★★1）圆柱电池主材的压实密度较大，同时容易控制电池本体的膨胀。2）软包外壳的质量较轻。生产效率★★★★★★★★★圆柱的生产设备及工艺较为成熟，已形成标准化生产流程。发热特性★★★★★★★★★★圆柱因压实密度较大，接触电阻较大。安全性★★★★★★★★★圆柱为钢壳外壳，方壳多为铝制外壳，在发生不安全事件时，爆炸威力很大。装配性★★★★★★★★★圆柱焊点位置多；软包因外壳柔软需增加防护装置。循环寿命★★★★★★★★★★圆柱因其结构特性循环性能较差，特别到循环后期会因内部褶皱发生不安全事件。成本★★★★★★★★★1）圆柱因工艺标准化成本最低；2）软包因轻量化设计，成本较铝壳低。方形电池模组构造模组主要由以下几个部分组成：电芯、电池模块端板、端部绝缘罩、模组侧板、绝缘膜、线束隔离板、上盖、模组输出极、BusBar、输出极底座、输出极保护盖等部分组成。电池模组具有结构紧凑，零件数量少，可靠性高，焊接稳定，内阻低，重量轻，能量密度高，空间利用率高等优点圆柱、软包、方形模组对比圆柱电池模组软包电池模组方形电池模组成组效率圆柱形几何结构的局限性，考虑到散热以及安全需要预留的空间，模组集成后的成组效率低低软包方形结构利于模组集成，成组率较高较高外壳为机械强度较高的钢或铝壳，方形结构利于集成，模组成组效率高高能量密度圆柱电池单体能量密度高，但是由于成组效率较低，空间利用率较差，导致能量密度不是很理想一般NCM体系软包电池能量密度高，且集成效率高，空间利用率较高，能量密度高；高方形电池能量密度较高，成组效率高，空间利用率较高，能量密度较高较高寿命可靠性圆柱结构散热导流能力差，并且连接点和焊点较多，导致模块寿命可靠性一般。一般导流散热能力强高导流散热能力强，刚或铝壳机械强度高，可超声波焊接。寿命可靠性高高成本单体较多，因此为了保证温度、性能一致性和模块安全性，需要增加额外成本高集成效率高，易进行热管理控制中机械性能好，同时易进行热管理设计，成本最低低圆柱、软包、方形电池包对比圆柱电池包软包电池包方形电池包管理系统小容量的单体电芯导致管理系统（尤其是热管理系统）的复杂程度大大增加困难大容量电池，管理系统相对简单较易大容量电池，管理系统相对简单较易能量密度由于模块能量密度低，导致能量密度不是很理想一般由于模块可以集成很高的能量密度，且空间利用率高，因此系统能量密度高；高由于模块可以集成很高的能量密度，且空间利用率高，因此系统能量密度高；较高热失控安全性圆柱单体容量小，热失控时影响较小一般软包电池热失控会发生鼓包现象，由于现阶段容量相对较小，不易发生爆炸高热失控、针刺会导致模组爆炸高成本单体较多，因此为了保证温度、性能一致性和模块安全性，需要增加额外成本高集成效率高，易进行热管理控制中机械性能好，同时易进行热管理设计，成本最低低电池选择选择哪种电池，主要原因是企业对电池综合性能的平衡和车型设计偏好不同。综合性能包括：能量密度、安全系数、生产效率、寿命长短、生产成本、充放电倍率、产品一致性和工艺难度等，它们密切相关，又相互牵制。在市场最关注的安全性、能量密度、循环寿命方面，软包电池具有优势。安全性方面：软包出现安全性问题时，一般是电池包鼓气裂开，但由于机械性能不强，因而不易发生爆炸。能量密度方面：由于软包电池外包装采用更加轻薄的铝塑膜，因而电芯的能量密度更高。循环寿命方面：软包电池循环寿命更长，100次循环衰减比铝壳少4%-7%。中国政府重视电池能量密度进步，节能与新能源汽车技术路线图中提出2020年单体350wh/kg和系统250wh/kg的能量密度要求，三元软包电池有望领先另外两种电池达到这一要求。软包的不足之处：软包电池由于外包装较薄，在出现极端情况时容易被刺穿，因而在pack环节需要加入金属防护层给予更多的保护，这也会带来成组效率低、成本提升的问题。解决成组效率低的问题主要可以通过：1)提升单体电芯容量以减少电芯使用量，从而降低