圓柱形電芯和軟包電芯 誰更適合電動汽車

2017年1月，全球知名電動汽車品牌特斯拉對外宣稱，該公司位于內(nèi)華達(dá)州的超級工廠（Gigafactory）已經(jīng)開始量產(chǎn)鋰離子電池。這款圓柱形“2170鋰電池”是特斯拉和松下共同設(shè)計的，將用于特斯拉儲能產(chǎn)品和新款Model 3轎車。

從18650到2170，圓柱型鋰離子電池的風(fēng)頭似乎越來越盛。然而，雖然特斯拉執(zhí)著于以18650為代表的圓柱形電池，另外兩大世界電動汽車品牌，日產(chǎn)聆風(fēng)和雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)的選擇卻有所不同。資料顯示，日產(chǎn)聆風(fēng)、雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)在動力電池上的選擇上是層疊式軟包電池。

同為世界知名的電動汽車品牌，什么原因讓它們對動力電池的選擇截然不同？ 在車用動力電池應(yīng)用領(lǐng)域，18650鋰電池和軟包電池各自的優(yōu)缺點又在哪里呢？

電解質(zhì)的形態(tài)不同是關(guān)鍵

作為目前市場上兩種主流的動力電池，18650電池和鋰聚合物軟包電池按外殼封裝材質(zhì)而區(qū)分。18650電池一般是鋼外殼封裝（18表示直徑為 18mm，65表示長度為65mm，0表示為圓柱形電池），內(nèi)部電極片與隔膜的結(jié)構(gòu)是卷繞式。鋰聚合物軟包電池外包裝使用的是鋁塑膜，內(nèi)部電極片與隔膜是層疊式（一層一層堆疊起來）。

雖然外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有所不同，但是這兩種電池的原理基本一樣。兩種電池都有正極、負(fù)極以及電解液，正極材料一般為鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰（三元材料）、磷酸鐵鋰或錳酸鋰等，負(fù)極材料一般為石墨，電解液則為六氟磷酸鋰溶液。

二者主要的區(qū)別在于電池內(nèi)部材料之一——電解質(zhì)的形態(tài)不同：鋰聚合物軟包電池內(nèi)部的電解質(zhì)采用的是聚合物，一般為凝膠或者固態(tài)，而18650電池內(nèi)部的電解質(zhì)一般是液態(tài)。

各有優(yōu)缺點 應(yīng)用領(lǐng)域不同

18650鋰電池和鋰聚合物軟包電池各有優(yōu)缺點。目前，18650電池生產(chǎn)自動化程度高，電池的一致性、安全性均達(dá)到了較高水準(zhǔn)，加上電池本身體積小、重量輕， 使其在系統(tǒng)開發(fā)的模塊化以及標(biāo)準(zhǔn)化程度上均具有獨特優(yōu)勢。很多人認(rèn)為，采用18650電池作為新能源電動汽車的動力之源，在現(xiàn)階段是最優(yōu)的選擇。

但是，18650電池也有無法回避的缺點，那就是單體容量較低（普遍在2~4Ah左右）。這讓18650電池在應(yīng)用時所需的電池數(shù)量非常多，保持電芯一致性、電池散熱的電池管理系統(tǒng)也就更為復(fù)雜。

與 18650電池相比，鋰聚合物軟包電池單體容量較高，而且具有可薄形化、任意面積化與任意形狀化等優(yōu)點（可以制作出0.33mm、0.50mm等型號的超薄電池），其主要缺點在于一致性較差、機(jī)械強(qiáng)度差?；阡嚲酆衔镘洶姵氐奶攸c，鋰聚合物軟包電池正越來越多地被用在手機(jī)、筆記本電腦、移動電源等領(lǐng)域。但是，由于膠體（或固態(tài)）電解質(zhì)的導(dǎo)電性不太好，內(nèi)阻較大，鋰聚合物軟包電池現(xiàn)在很少應(yīng)用在電動汽車上。

軟包電池并不全是鋰聚合物電池

既然鋰聚合物軟包電池很少應(yīng)用在電動汽車上，那么，日產(chǎn)聆風(fēng)的層疊式軟包電池又是什么類型的電池呢？

事實上，雖然鋰聚合物軟包電池一般被概稱為軟包電池，但是，由于軟包電池也可以采用液態(tài)電解液，所以軟包電池并不全是鋰聚合物電池。日產(chǎn)聆風(fēng)的電池正是采用液態(tài)電解液的軟包電池。

不管是鋰聚合物軟包電池，還是內(nèi)部材料為液態(tài)電解液的軟包電池，軟包電池一般采用鋁塑膜封裝。而鋁塑膜的厚度薄，機(jī)械強(qiáng)度差，在汽車發(fā)生碰撞等極端情況下，鋁塑膜很容易發(fā)生破損導(dǎo)致事故產(chǎn)生，這是軟包電池運用在新能源汽車上的主要缺陷。

據(jù)悉，為了保證安全，日產(chǎn)聆風(fēng)在4個單體組成的電池模塊外面再加一個鋁殼以策萬全。即便如此，電池漏液仍然是日產(chǎn)聆風(fēng)電池的致命缺陷，日產(chǎn)聆風(fēng)電池在車友中有“漏液王”的稱號，經(jīng)常為人所詬病。