從2010年開始的很長一段時間里面，通用的Volt和日產的LEAF都是軟包電芯，除了特斯拉用18650以外，可以說軟包電池=第一代動力電池。很多朋友在問我，軟包電池這幾年的發展為什么沒有別的技術那么風風火火。

近幾年，鋰電池領域正在進行技術突破，除了圍繞化學體系的改進，很多技術進步都屬于結構創新——有火爆行業的刀片類電池、特斯拉和寶馬引領的4680大圓柱電池、以及方殼電池搭配的麒麟電池CTP3.0技術。相比之下，這幾年軟包電池在憋什么大招呢？

事實上，電池的不同封裝形態都是服務于用戶端的需求。在消費電子領域，軟包電池普遍用于手機、筆記本等產品。在汽車領域，目前方殼被廣泛接受，軟包在中國因為供應鏈不成熟、技術難度大、成組效率低，以及參與的電池廠少等原因，熱度不高。但是目前軟包技術已經非常成熟，后續該怎么樣才能發揮自己的優勢，今天的文章主要來談談這個事情。

從歷史來看，軟包電池也經歷了非標準大尺寸、355模組電芯、390模組電芯和590模組電芯，之前的設計更多是從電池本身角度談設計，隨著軟包電池也結合汽車進行結構化設計，那么軟包電池的新型設計思路是什么？

Part 1軟包電池的特點和市場格局演變的拐點

一、市場的格局變化

拋開電動汽車的早期歷史不說，根據IHS的數據，電池的市場格局是在2018- 2021年這幾年，是往有利于軟包電池的方向發展的。

▲圖2.不同類型電池的封裝份額（數據來源：IHS）

◎圓柱電池：市場份額在不斷變小，從2018年的29%，到去年的15%；根據最新的統計2022年上半年只有12%了。特斯拉一直是圓柱最大的使用者，在開始選用方殼電池以后，圓柱在整個市場影響變小了。◎軟包電池：從市場份額不斷變大，到2021年達到峰值接近30%，今年上半年份額略降，在25%左右。

?◎方殼：一直占領50%的市場份額，近兩年占比有所增高。

數字是客觀的，在數字后面我們還能看到電池廠商的情況：在動力領域圓柱電池的主要提供商是松下、LG和SDI，軟包電池主要是LG、SK on、AESC遠景和國內的孚能；方殼電池，一個是寧德時代，一個是比亞迪（刀片也是方殼的變種，融合的產物）。從產品終端的汽車市場來看，電池產品的比例受限于整車的銷量。因此，方殼電池的份額走高和車端市場息息相關，同時擠掉了其他產品的份額。

二、市場拐點的原因分析

整車企業應用端在變化，從汽車企業角度來看，也確實存在和電池企業的博弈。

◎特斯拉：從只用圓柱，到2020年10月導入方殼，目前方殼比例逐步升高。這里分界線，就是一個電池包里面兼容圓柱模組和方殼模組。

◎奔馳：從EQC階段只用軟包，到開始在EQS上導入方殼電池——這里也確實是方殼和軟包兼容的模式。

◎通用汽車和福特：這兩家在美國主要圍繞軟包電池，但是在中國都采用了方殼電池為主。

在中國市場，由于有2017年開始的補貼退坡要求，還有產能供給的問題，從這一年起，中國車企絕大多數企業只使用方殼。這里一方面和方殼的技術優勢有關：

◎方殼提出取消模組，利用自身剛性來提高體積使用效率，降低成本。

◎方殼提出了大電芯方案，從1倍厚到3倍厚，成本降低，容量做到300Ah。

另一個容易被人忽視的原因，還和方殼主要的供應商寧德時代和比亞迪的產能擴張速度有關——產能高速擴張，客觀上提高了市占率。

圓柱電池在2017年以后的式微，一個重大的原因是因為質量一致性難以保證——我們看到小鵬在早期的設計嘗試了圓柱電池，也是在國內吃了虧然后改選用方殼的。

軟包電池在國內發展存在一定的瓶頸，主要的原因有：◎一方面是材料供應的問題，包括鋁塑膜這樣的材料沒有國產化。

◎另一方面，在中國車企要求規模化供應的當口，軟包需要克服技術問題，并給關鍵的產能供給一些爬坡時間。

在技術方面，因為軟包的主要特點，在圍繞能量密度這個方面的優勢不突出（電芯高，Pack打折率大），競爭時在成本和生產效率方面就有些吃虧。這也是軟包電池急需解決的問題。

▲圖4.軟包的技術特點

Part 2?軟包的復興

但軟包電池并不是沒有翻盤的機會，想要理清楚這部分邏輯，得先詳細分析一下。

軟包的優點和缺點。先說優點：◎尺寸很靈活，可以根據汽車客戶的需求，調整產線。◎軟包電池，鋁塑膜變形空間較大，熱失控時電芯層級更容易泄壓。◎鋁塑膜，重量輕，非活性部分所占比重小，軟包電池能量密度高。◎循環過程中對內部結構產生的機械應力小。

◎極耳位置充裕，充放電過程中，熱量分布均勻。

在實際的制造工藝中，軟包采用疊片工藝，這個工藝與采用卷繞工藝的方殼相比，還有如下的優勢：◎能量密度更高：電芯內部的卷繞工藝，卷繞拐角部有弧度，空間利用率低一些。這是因為 疊片工藝 能夠充分地 利用電池空間。在相同體積的電芯設計下，能量密度也相應提高了——軟包疊片相比方殼卷繞和疊片，能量密度高5-10%。◎結構更穩定：疊片工藝在電池的循環往復使用中，雖然也會膨脹，但總體來說，每層膨脹力相近，因此可保持界面平整。◎安全性更高：安全性也是因為結構的自身優勢帶來的。電極片的膨脹和收縮、隔膜拉伸等都會導致電芯變形，因此，確保電芯的形變最小，也是電池安全性的保證。疊片電池則由于受力均勻，形變小，電芯的安全性更高。◎更長的循環壽命：疊片電池的極耳數量較多，電子傳輸距離越短，電阻越小，故疊片電池的內阻能夠降低，電池產熱小。而卷繞則容易發生變形、膨脹等問題，影響電池衰減性能。

◎通往未來的固態電池：如果說我們認為將來固態電池要實現的話，軟包的形態可能是固態電池必須要走過的路。隨著電池固態電解質的突破，能量密度更高，循環更好，成本更低。軟包這種形態可以賦予更大的想象空間。

從最終的電池成品看，用疊片工藝制成的電池產品，能量密度更高、內部結構更穩定、安全性更高、壽命更長。

軟包電池的缺點在于：◎殼體強度低，成組技術中附加材料多，之前沒有采用CTP設計。◎容量做不大，鋁塑膜限制了電池的厚度，限制了容量。

◎采用疊片的生產效率相對較低。

也就是說，從產品特點來看，軟包需要直面的難點在于：◎技術難度的突破上，結合汽車的開發來設計。◎解決成組率低的問題，把電池容量做大。◎提升產業鏈成熟度，提高產能。

◎有效的成本設計。

▲圖5.軟包電池的核心問題

◎當然最重要的還是制造端的改進，隨著疊片工藝的效率提升，也帶動了軟包電芯放大了自己的優勢。

Part 3軟包電池的發展前途

在目前的軟包設計中，孚能發布的SPS（Super Pouch Solution）是非常有特點的，可以說為軟包的復興之路探索到一個正確的方向，也走在軟包技術的前端。

仔細研究可以看到，SPS主要圍繞大軟包電芯、大軟包電池系統、大軟包電池制造。在電芯的設計方法上，是通過大電芯配合層疊布置，可以使電池系統部件減少50%，材料成本降低33%，提升體積利用率到75%。而作為對比，麒麟電池的第三代CTP技術，作為這個領域的王者，體積利用率為72%。

在軟包領域，孚能的SPS大軟包電池是提出了一種解題思路，也值得我們持續跟蹤做一些深度解析。主要從以下幾個方面來看：

●解決熱失控的問題

軟包能否做CTP設計，是一個很大的挑戰，孚能SPS的設計是給軟包電芯做個殼體，把軟包堆疊在一起，可以直接集成到PACK甚至汽車底盤。高效液冷板和導熱片的復合使用給大軟包電芯提供了“雙面液冷，三面傳熱”的高效熱交換，其中豎起來的液冷板可以起到電池PACK的支撐作用，也是可以起到安全防護作用的。電池系統的散熱效率提升4倍。大軟包電芯形成6面防護，配以高效排氣通道的設計和熱交換能力，SPS大軟包電池系統配置8系或更高鎳含量的電芯，單體電芯的熱失控不擴散（NO TP），當一個軟包電芯出現問題，最多出現一個堆疊的模組燒起來，但是整體比之前把電芯站立火燒連營要好。

▲圖8.孚能電池的SPS方案

●整車匹配問題

隨著汽車企業的能耗競爭和空間布置的要求提出來，各家電池廠都必須根據主機廠的需求調整生產線，相比方殼和刀片尺寸，這種大軟包尺寸我們可以做到更薄，也就讓汽車的底盤厚度可以更薄，空間相應的增大。

▲圖9.不同電池的需求

SPS“大軟包”臥式布局和疊片技術，可以靈活調節電池系統的底盤高度，同款底盤、一款電芯就可以適配全系乘用車。大軟包電芯厚度，是可以靈活改變的，可根據不同的要求配置成14mm-20mm；而且由于Pack高度=電芯厚度*電芯數量，大軟包還可以通過調整電芯的堆疊數量來控制電池高度——SPS大軟包系統的高度可以在85mm-145mm之間靈活調節，搭載不同能量密度的大軟包電芯讓電池系統可擁有從80kWh-150kWh的不同容量，滿足從性能轎跑到城市皮卡的電動化需求。

▲圖10.適應整車的設計

●快充速度

電池快充是電池特性提升的下一個熱點，目前在800V車型上是一個剛性需求。孚能科技的SPS方案中，液冷板和導熱片的復合使用，給大軟包電芯提供了“雙面液冷，三面傳熱”的高效熱交換，電池系統的散熱效率提升4倍，加上精準的控溫AI-BMS，這樣也增加了電池循環壽命，SPS的設計是可以超過3000次循環的。在2021年開始，孚能在這方面就展示了800VTC的超壓超充技術，這塊的技術儲備也確實已經開始了，也是很早應用到量產車型里面去，這對于消費者來說，是一項值得期待的技術。

▲圖11.快充的需求

小結：總體來看，動力電池的三種技術路線，圓柱、方殼和軟包都是各自有發展。軟包電池的技術路線一直很靈活，在持續的競爭中想要得到更多的份額，一定是把容量做大，結構做簡單，才能更符合汽車的需求。在這個方向上，不斷有企業在提出電芯層面和成組方面的創新，對整個產業影響挺大。孚能作為在中國軟包電芯的代表，在軟包技術層面引領全行業，孚能SPS大軟包系統的創新，是全方位的技術革新，從目前的設計來看，不僅是從技術方面做出一整套完整的解決思路，還可以看到工程設計人員在其中下了很大的功夫。

另外，軟包電池面臨的產能難題，孚能科技也做出應對：11月1日贛州30G的SPS大軟包電池工廠已開工，預計2023年下半年正式投產。另外，蕪湖一期24G SPS大軟包電池工廠建設中我們可以期待一下。

審核編輯：郭婷