锂离子电池工作原理，动力锂离子电池形状分类

锂离子电池工作原理

在介绍电池形状之前，我们先来简单了解一下锂离子电池的工作原理。锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它重要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态，放电时则相反。下面我们就分别来看看这三种不同的电池形状各自的优势和劣势。

圆柱电池

首先我们要说的就是目前最为流行的圆柱电池。早在1992年，日本SONY公司就研发出了18650电池。目前的圆柱形电池，可分为14650、18650、21700等型号，这是由电池尺寸命名的电池名称。相信18650和21700这两种电池大家都听说过，18650是目前市面上最为常见的电池型号，也是威廉希尔官方网站 最为成熟的一种，而21700则是特斯拉近年来主推的新型电池。单节圆柱形电池的尺寸变得更大一些，电量也更多一些。如此一来，电芯的数量得以大幅减少，使得车辆在电池系统的控制方面更为得心应手。

先来说说圆柱形电池的优势。首先在经过了多年的发展后，圆柱形电池的标准化程度较高，容易在行业内实现统一标准。另外圆柱形电池在散热方面也有着先天的优势，封包时圆柱与圆柱之间形成了很好的散热空间，所以部分搭载圆柱形电池的车辆采用了成本较低的风冷威廉希尔官方网站 。

当然，圆柱形电池也有劣势。关于采用圆柱形电池的车辆来说，不可防止的要面对大量电池单体所带来的电池控制问题，毕竟即便是采用21700电池也要将几千枚圆柱电池放在一起形成电池包，数量非常庞大。另外由于圆柱形电池在组合成电池组时需采用钢壳，所以其重量相对较高，能量密度相较于另两种形状的电池有所不足。

在电池形状上，圆柱形电池的电池组大多也只能采用矩形布局，并安装在车辆的下方，方法比较单一，因为这样才能保证电池组不会影响整车的前后配重，但对车辆的离地间隙和车厢内的地台高度都会有影响。而一些选择将电池组放置在后备厢下方的混动车型，虽然在重量分配上得到了平衡，但同样牺牲了后备厢空间。

方形电池

下面来说说方形电池。方形锂电池的可塑性会更强一些，可以根据搭载产品的具体需求而进行定制化的设计。这也导致了大小不一，目前无论制造工艺或者应用标准，并没有圆柱形电池那样清晰的标准划分。但也正因为其灵活性高，曾经长时间的应用在早期的新能源汽车中，车企可以根据车型需求而对方形电池尺寸进行定制化设计。方形电池也曾经被认为是最适合新能源汽车应用的电池设计。其实市面上很多方形电池组，虽然名义是方形电池，但是内部本质还是接下来要说的软包电池。

软包电池因为采用了叠加的制造方式，所以体积更加纤薄，能量密度最高，这也比较符合我国新能源车市场的发展趋势。另外，软包电池同样可以根据不同需求进行定制。因为其体积的可控性同样被汽车品牌所看重，尤其是关于混合动力车型来说，在要同时考虑整车布局和重量时，软包电池的优势就更加明显。软包电池组还采用了比铝外壳重量更轻的铝塑膜包装，进一步提升了整个电池组的能量密度。

在电池组的造型方面，软包电池也有着不小的优势，同样可以定制的软包电池在形状上有着更多的想象空间，变化更多，不止局限于矩形。可以组成小型电池组放置在后备厢下方，也可以做成T字形布局。

虽然软包电池的优点众多，但也有明显缺陷，就是一致性较差，也就是电池组的综合性能。因为电池在不同温度下的热耗率是不相同的，这是由于电池内部的化学反应与温度是密切相关的。假如电池在绝热或者高温等热传递不充分的内部环境中运行，电池温度将会显著上升，从而导致电池组内部形成热点，最终可能会发生失控。这也意味着软包电池要更加复杂的电池控制系统。

软包电池外观和其他两种电池相同是一个硬壳大包，和所谓的软包不符。其实，这个硬壳大包的内部为叠片式的软包电池，一片片软包电池竖直叠放在一起，当然工程师所做的并不是简单地把它们放一起而已。每两片电池中间要加上一层冷却片，冷却液通过注水口注入，填充冷却片上的管路，循环流动并带走热量。此外，也可以通过线圈加热冷却液，使电池升温，即使在极端寒冷环境下，确保电池处于最适宜的工作温度。

软包电池要面对的另一个问题就是铝塑膜的使用。现阶段铝塑膜威廉希尔官方网站 成本高且国产威廉希尔官方网站 水平有限，大部分铝塑膜要依靠进口。另外关于叠片威廉希尔官方网站 工艺的把控上也有着不小的难度，更高的难度关于品控是很大的考验，而一旦出现品控问题会直接影响电池寿命以及使用安全。

总结：在目前的新能源车市场中，圆柱、方形、软包三种电池均有厂家使用，各占一席之地，并且三者在现阶段并没有绝对的好坏之分，只能说是各有优劣。圆柱形电池由于发展时间较长，所以在一致性上有着不小的优势，同时其制造工艺也更加成熟，成本较低。不过在电池布局以及能量密度方面，圆柱形电池都还有着进一步的提升空间。而关于方形电池和软包电池来说，虽然其在标准化层面很难做到与圆柱电池相媲美，但其可以实现定制化的特点使其能够更好地与车辆相协调，能够满足不同厂商不同车型的特殊需求。可以说三种电池形状各有优势。

就目前的形势来看，软包电池似乎更加符合政策要求。随着国内新能源汽车补贴标准对电池能量密度提出了更高要求，软包威廉希尔官方网站 成为了电池实现轻量化和高密度化的重要手段，今年年初宁德时代、力神、国轩高科三家承担新型锂离子动力锂电池项目的公司，均选择了软包电池威廉希尔官方网站 路线。当然这也并不意味着未来将成为软包电池的天下，只能说在目前的条件下，采用软包电池是提升能量密度的最便捷方式，而究竟哪种电池才是未来的最终解决方法，还要看接下来的威廉希尔官方网站 发展。