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一、方形、圓柱、軟包三大電芯封裝技術(shù)方向行業(yè)總覽

1.1、三大電芯封裝技術(shù)的發(fā)展歷程
???? 從目前單體電芯的技術(shù)分類來看，主要包括圓柱、軟包以及方形電池。其中，圓柱的優(yōu)勢在于較高的生產(chǎn)效率/較低生產(chǎn)成本（vs.軟包較高的單體電芯能量密度與安全性，方形較長的使用周期），而圓柱的劣勢則主要包括相對較低的單體電芯能量密度與安全性（vs. 軟包與方形較低的生產(chǎn)效率/較高生產(chǎn)成本，方形相對較低的單體電芯能量密度與安全性）。

方形電池：封裝可靠度高、系統(tǒng)能量效率高、能量密度較高、結(jié)構(gòu)較為簡單、擴(kuò)容相對方便、可以通過提高單體容量來提高能量密度、穩(wěn)定性相對好。但由于方形電池可以根據(jù)產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行定制化生產(chǎn)，所以市場上型號太多，工藝很難統(tǒng)一；且生產(chǎn)自動化水平不高、單體差異性較大，在大規(guī)模應(yīng)用中，存在系統(tǒng)壽命遠(yuǎn)低于單體壽命的問題。

圓形電池：與方形都屬于硬殼封裝，圓柱型電池工藝成熟，PACK 成本較低，電池產(chǎn)品良率以及電池組的一致性較高;由于電池組散熱面積大，其散熱性能優(yōu)于方型電池，但后期依然要面對成組后散熱設(shè)計難度大、能量密度低等問題。

軟包型電池：采用鋁塑膜包裝、安全性好、重量較鋼殼和鋁殼電池輕、具有較高的質(zhì)量比能量、內(nèi)阻小、循環(huán)壽命更長，但是由于型號眾多自動化程度低、生產(chǎn)效率低、成本高、高端鋁塑膜嚴(yán)重依賴進(jìn)口、一致性較差。

預(yù)計未來方形電池為封裝形式主流。根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)顯示，2020年，軟包、圓柱、方形三類封裝形式的市場分別為：9.50%、9.70%、80.80%；預(yù)計 2025年，軟包、圓柱、方形三類封裝形式占比將分別達(dá)到：15.0%、25.0%、60.0%。我們預(yù)計2025年軟包、圓柱、方形電池三者全球出貨量將分別達(dá)到：180GWh、300GWh、718GWh.

二、方形、圓柱、軟包三大封裝方式產(chǎn)品的核心競爭力

2.1、方形電池

方形電池：性能適應(yīng)市場需求，安全性較高適合搭載于中高端車型

方形電池在性能方面更加適合市場需求。方形電池具有內(nèi)阻小、循環(huán)壽命長、封裝可靠度高、耐受性好、成組相對簡單、系統(tǒng)能量相對高等優(yōu)勢，憑借這些優(yōu)勢，方形電池在目前階段更加能適應(yīng)市場需求。但其也具備一些劣勢包括：型號多，工藝難統(tǒng)一，生產(chǎn)自動化水平不高，單體差異大等。

方形電池結(jié)構(gòu)較為簡單。鋁殼體為主流，典型的方形鋰電池主要包括：頂蓋，殼體，正極板、負(fù)極板、隔膜、絕緣件和安全組件等。

寧德 CTP 和比亞迪“刀片”各有千秋。比亞迪刀片電池把單個電芯寬度無限拉長，厚度做薄，然后直接把電芯放在整個 PACK 里面進(jìn)行安裝，盡可能簡化模組。寧德時代 CTP 在模組和模組間采用一種套筒的連接方式緊貼在一起，同時套筒下游固定裝置和整車相連，從而簡化了結(jié)構(gòu)。寧德 CTP 功率密度更高，成組效率更高，對大多數(shù)整車廠成本控制更為友善；而比亞迪“刀片”電池在空間利用率上表現(xiàn)更好，結(jié)構(gòu)靈活性和耐久性上更具有價值和想象空間。

2.2、圓柱電池

圓柱電池：能量密度、成組效率低但一致性、安全性較好

圓柱電池能量密度相對較低。目前圓柱關(guān)鍵以磷酸鐵鋰電池為主導(dǎo)，其容量高、輸出電壓高、優(yōu)異的充放電循環(huán)安全性能、輸出電壓比較穩(wěn)定、能大電流量放電、操作安全穩(wěn)定、對環(huán)境無污染。

圓柱電池封裝的優(yōu)勢有：其生產(chǎn)工藝成熟；單個一致性較好；電池包成本低，使用范圍廣；耐高溫，不易爆炸，安全性較好；內(nèi)阻小，不易自耗電，有望替代鎳氫電池的企業(yè)產(chǎn)品。其劣勢包括：整體重量重；空間利用率低；成組效率低；能量密度低；徑向?qū)岵?；單位容量較??；電池管理復(fù)雜度較大。

4680為最新突破：全極耳設(shè)計主要為了過流和熱擴(kuò)散。極耳的主要作用是作為極片與極柱的導(dǎo)電通路，決定了電池內(nèi)阻和電池發(fā)熱量。與立式極耳相比，全極耳設(shè)計把導(dǎo)電通路從局部小塊，變成了整個平面的線形焊接，使發(fā)熱量減少同時強(qiáng)化了快充性能。性能突破。4680 大幅提升了電池功率（6 倍于 2170 電池），降低了電池成本（14%于 2170 電池），優(yōu)化了散熱性能、生產(chǎn)效率、充電速度、能量密度、循環(huán)性能等。

2021年，全球圓柱鋰離子電池出貨量達(dá)到121.7億顆，同比增長21.0%。2021年全球圓柱鋰離子電池出貨量增長較快的細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域主要包括新能源汽車、儲能和電動工具等，而電動兩輪車用圓柱鋰離子電池則因?yàn)楣蚕黼妱榆囆枨蟠蠓葴p少以及部分圓柱電池被方形和軟包替代，其出貨量在2021年出現(xiàn)較大幅度的同比下滑。

2021-2025年，全球圓柱鋰離子電池市場規(guī)模預(yù)計將增長98.1億美元，期間市場年復(fù)合增長率為6.79%。

軟包電池：性能優(yōu)異，但成本高可靠性挑戰(zhàn)大

軟包電池電容量和能量密度均較高。軟包電池容量大都在 30Ah-70Ah，其能量密度大多在220V-300V，并且能量密度上最大的優(yōu)勢就是輕，即便是運(yùn)用了相同的電芯，三元軟包電池的能量密度也會比鋼殼三元鋰電池高出 40%。

軟包電池優(yōu)勢還包括：其安全性能好；重量輕，比能量高；內(nèi)阻小，從而降低電池的自耗；電池容量大，充放電倍率高；外觀設(shè)計靈活。其劣勢包括：成本較高，國內(nèi)多為進(jìn)口；一致性差，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，生產(chǎn)效率低；成組效率低；容易漏液；殼體機(jī)械強(qiáng)度低。

軟包電池結(jié)構(gòu)：外殼為鋁塑膜且無頂蓋，軟包電池的基本結(jié)構(gòu)與圓柱和方形類似，包括正極、負(fù)極、隔膜、絕緣材料、正負(fù)極極耳和殼體，但軟包電池的殼體是鋁塑膜，且沒有頂蓋。加壓工藝是軟包電池成型工藝中獨(dú)特環(huán)節(jié)。鋁塑膜封裝結(jié)構(gòu)決定了極片不能緊密排列，極片之間容易出現(xiàn)空隙，從而影響電池性能，所以在化成兩次充電之間采用滾壓工藝將極片之間的氣體排除。

軟包電池由 AESC 開創(chuàng)，由 LG 化學(xué)發(fā)揚(yáng)光大。2007 年，動力電池公司 AESC（日產(chǎn)與 NEC 合資公司）將用于手機(jī)產(chǎn)品的軟包電池做到了車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)。2010 年后，搭載 AESC 軟包電池的純電動車日產(chǎn)聆風(fēng)廣受歡迎。2009 年，LG 化學(xué)與現(xiàn)代共同推出首款現(xiàn)代 Avante 以及 Forte 電動車，正式邁入汽車電動化時代。2009-2015 年，LG 化學(xué)動力電池客戶先后囊括通用、福特、科勒萊斯美國三大主流車企，順利拿下雷諾、沃爾沃、奧迪、戴姆勒等歐洲客戶，并通過雷諾-日產(chǎn)-三菱聯(lián)盟逐漸進(jìn)入日系車供應(yīng)鏈。

來源:鋰電界

原文始發(fā)于微信公眾號（鋰電產(chǎn)業(yè)通）：鋰電池三大封裝技術(shù)總覽：方形、圓柱、軟包