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動(dòng)力電池到底應(yīng)是圓還是方?

autocarweekly ? 來源:autocarweekly ? 作者:七號-宋 ? 2022-11-21 14:09 ? 次閱讀

動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的命門,而動(dòng)力電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就像是買房子看戶型一樣,也經(jīng)常被拿來比較。

3C家電領(lǐng)域幾乎被圓柱形電池壟斷,但汽車行業(yè)卻并不是如此,寧德時(shí)代麒麟電池、比亞迪刀片電池、廣汽埃安彈匣電池為代表的方形電池呼聲更高。數(shù)據(jù)顯示,方形電池在全球電池市場的份額從2021年第一季度的53.1%增加到2022年第一季度的63.6%。同期,圓柱形電池的份額從21.2%下降到15.6%。

單從數(shù)據(jù)看,圓柱形電池處于絕對劣勢,方形電池才是未來。不過也有呼聲說,隨著特斯拉為代表的車企力推4680電池,未來局面會(huì)改變。果真如此嗎?動(dòng)力電池到底應(yīng)是圓還是方?

一方一圓,各有所長

方形電池的優(yōu)點(diǎn)是可塑性強(qiáng),可以進(jìn)行定制化。而且,因?yàn)榭梢韵穸砹_斯方塊一樣嚴(yán)絲合縫地填滿電池包,它的空間利用率賊高。

但是,就像網(wǎng)購手工制品要比流水線產(chǎn)品多兩三天,造電池也一樣,因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)化程度低,工藝很難達(dá)到統(tǒng)一,電池瑕疵風(fēng)險(xiǎn)也更高。同時(shí),電池會(huì)由中心開始產(chǎn)生大量的熱,方形電池體積大,電池內(nèi)部發(fā)熱部分距離殼體的距離長,使得散熱變得困難。由此引發(fā)的并發(fā)癥——單體熱量分布不均的問題也越來越明顯。

相對于方形電池,圓柱形電池標(biāo)準(zhǔn)化程度很有優(yōu)勢。最為知名的是松下的18650型電池,它采用成熟的卷繞工藝,自動(dòng)化程度高,產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定,成本相對較低。

可問題是圓柱形電池組需要大量電池單體,由于一般采用鋼殼封裝,雖然安全性比較高,重量卻也會(huì)因此而比較重,會(huì)使得鋰電池包的比能量相對較低。特斯拉Model S的電池組就是由7000多顆18650鋰電池組成,重量達(dá)到900kg,所以電池控制管理和重量都是問題。

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18650電池是日本SONY公司當(dāng)年為了節(jié)省成本而定下的一種標(biāo)準(zhǔn)性的鋰離子電池型號,其中18表示直徑為18mm,65表示長度為65mm,0表示為圓柱形電池

取長補(bǔ)短,不以為然

就像哪吒說的“我命由我不由天”,各廠家也沒有屈服基因缺陷,通過各種操作,將“壞珠子”剔除,練大“好珠子”。

方形電池方面,有實(shí)力的車企選擇自己造電池。比亞迪就是典型代表,得益于其縱向產(chǎn)業(yè)鏈的自主能力,自主研發(fā)的設(shè)備能夠支持刀片電池快速、高質(zhì)量生產(chǎn)。刀片電池散熱采用冷媒直冷技術(shù),直接將冷媒通入電池包進(jìn)行冷卻,相比液冷減少了一級能量交換,換熱效率比液冷提升了20%。

特斯拉選擇將圓柱形電池越做越大,相比18650,4680直徑和高度增加,電池組中所需單個(gè)電池?cái)?shù)量減少,并且4680搭配CTC(電池車身一體化技術(shù))方案,即電芯直接集成到車身,因此電池包空間利用增大。綜合多種技術(shù)手段,4680能量提升5倍,續(xù)航提升16%,輸出功率提升6倍。

不過兩種方案要說完全消除本身短板取各方之所長,也就太想當(dāng)然了。

這就像《笑傲江湖》中劍宗和氣宗的抉擇。岳靈珊道:“最好是氣功劍術(shù),兩者都是主。”岳不群怒道:“單是這句話,便已近魔道。兩者都為主,那便是說兩者都不是主。所謂‘綱舉目張’,甚么是綱,甚么是目,務(wù)須分得清清楚楚。當(dāng)年本門正邪之辨,曾鬧得天覆地翻。你這句話如在三十年前說了出來,只怕過不了半天,便已身首異處了。”

這個(gè)故事告訴我們,不要妄想綜合兩者的優(yōu)勢,完全規(guī)避短板。

比如方形電池最佳的散熱方式應(yīng)該是在方形電芯中間設(shè)計(jì)水冷板夾層,但這又會(huì)犧牲空間,相當(dāng)于削減優(yōu)勢。4680由于直徑增加電芯內(nèi)部散熱難度增加,雖然4680打破傳統(tǒng)電池一正一負(fù)兩個(gè)極耳的模式,采用全極耳工藝,可縮短電子流通路徑,直接減小電芯內(nèi)阻與產(chǎn)熱量,但依然非常考驗(yàn)車企BMS管理系統(tǒng)。

合適的,才是最好的

風(fēng)清揚(yáng)見到令狐沖時(shí),看到了令狐沖學(xué)習(xí)石壁應(yīng)付田伯光時(shí)表現(xiàn)出來的潛力,以及他實(shí)際武功水平后,不由得大罵:“岳不群那小子,當(dāng)真是狗屁不通。你本是塊大好的材料,卻給他教得變成了蠢牛木馬。”

風(fēng)清揚(yáng)傳劍時(shí),為令狐沖學(xué)習(xí)獨(dú)孤九劍時(shí)的天賦而感嘆不已,獨(dú)孤九劍不拘于招式,隨意揮灑攻敵破綻,仿佛就是為了瀟灑不羈的令狐沖而生的。

練氣需平心靜氣,摒除雜念,然而令狐沖率性而為、豪放不羈、不懼強(qiáng)橫的性格并不適合以氣為主的練武方式,而由于其灑脫不羈、智計(jì)百出、修習(xí)精妙奇幻的招式反而能取得更大的成就。造電動(dòng)汽車也是一樣,合適的才最好。

傳統(tǒng)電動(dòng)汽車上搭載的電池包,由電芯(Cell)組裝成為模組(Module),再把模組安裝電池包(Pack)里,形成了“電芯-模組-電池包”的三級裝配模式,由于這種組合方式占用空間,為了追求高空間利用率,方形電池更有優(yōu)勢。

而在CTP(電芯直接集成為電池包)和CTC(電池車身一體化技術(shù))推動(dòng)下,由于釋放了更多空間,加之圓柱對單個(gè)電芯的安全性更有保證,這種電池結(jié)構(gòu)也大有可為,所以特斯拉4680電池配合CTC技術(shù)使用也就能理解了。

當(dāng)然,這也不是絕對,比亞迪的刀片電池是一種長電芯方案,在比亞迪原有的電芯的尺寸基礎(chǔ)上(比亞迪之前在用的比較多的是173和148的兩種),通過對電芯的厚度減薄,電芯疊片工藝降低電池內(nèi)阻,并增大電芯的長度,加之磷酸鐵鋰電芯安全性能本身較好,所以安全性有保證。不過這種電池已經(jīng)超出我們傳統(tǒng)理解的方形電池,它做了很多針對性改善工作。

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除此外,電池行業(yè)還很受到政策環(huán)境的影響,在圓柱形電池市場被一些先來者壟斷之后,后來者想要獲得更多市場份額難度很高。戰(zhàn)略層面的事情,今天暫且不做展開討論。

總之,兩種方案都有優(yōu)勢和短板,選擇合適自己的才是最好,所以我們甚至能看到一些品牌在嘗試不同模式的電池,這并不奇怪,也不是“偷天換日”。比如今年6月就爆出蔚來申請了圓柱形電池專利,增加電芯有效空間利用率。6月9日的蔚來一季報(bào)電話會(huì)上,李斌就表示,長期而言,電芯會(huì)采取外采和自供策略。2024年預(yù)計(jì)會(huì)在其面向大眾市場的第二品牌上使用自產(chǎn)電池,可能就是這種圓柱形電池。

總結(jié)

動(dòng)力電池決定著汽車的續(xù)航里程,所以各廠家都在想辦法省空間,多搭載電池。因?yàn)樗叽绱螅€會(huì)直接影響汽車車身結(jié)構(gòu),而且絕大部分電動(dòng)汽車起火都和動(dòng)力電池相關(guān),所以電池安全設(shè)計(jì)非常重要。

方形電池因?yàn)榭臻g利用率高、可定制化、擴(kuò)容相對方便等優(yōu)勢,在新能源市場受到了很多關(guān)注,市場占有率越來越高。但要說圓柱形電池就此退出舞臺(tái)也為時(shí)尚早,兩種電池各有其優(yōu)勢,并且短期看,還沒有什么方式能綜合兩種電池的優(yōu)點(diǎn)。

要我說,選擇哪種結(jié)構(gòu)的電池不是最重要,選擇或者設(shè)計(jì)出最合適車型特點(diǎn)的電池,并想辦法弱化這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn),這才是消費(fèi)者最希望看到的。

審核編輯 :李倩

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原文標(biāo)題:動(dòng)力電池是圓是方,答案藏在《笑傲江湖》里

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