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回望：圆柱/方形/软包电池的时代风云录

时间:2019-11-09 17:28来源:中国电池联盟 作者:苏客
点击: 次
       动力电池采取的封装结构目前主要有三种，即圆柱、方形、软包。
 
       那么，当电解液变成固态之后，动力电池采取哪种封装结构更合适？
 
       目前，圆柱电池只能采用卷绕结构，而极片和隔膜不可能在固态电解液中实现卷绕，因此圆柱电池肯定不合适。
 
       方形电池采用叠片结构封装。由于固态电池不再使用液态电解液，因此没必要用方形硬壳进行封装保护。所以，方形也不是最佳选择。
 
       软包电池也采用叠片结构封装。新的封装形态诞生之前，理论上软包电池是固态电池最理想的封装形式。
 
       壹
 
       圆柱电池时代：索尼最先 松下为王
 
       最先发展圆柱电池的是索尼，只是由于对市场发展的误判，以及业务亏损的缘故，最后没能发展起来。
 
       索尼之后，发展圆柱电池，且做出一番成就的是松下。
 
       自此，松下开启了动力电池界圆柱电池时代。
 
       1996年，松下与丰田合资成立PEVE，主营圆柱形电池。
 
       1997年，第一代普锐斯上市，装载的动力电池正是松下生产的圆柱形镍氢电池。
 
       1998年，松下生产的18650圆柱电池装配在了世界上多个品牌的笔记本电脑上，松下由此成为了行业龙头。
 
       2009年，由于在手机、平板电脑上押注失败，松下首次出现亏损，品牌认知度下滑，因此迫切需要新的业务扭转局势。
 
       由此，拉开了松下与特斯拉长达十年之久的合作序幕。
 
       松下与特斯拉的合作，开创了纯电动汽车圆柱电池时代。
 
       特斯拉之所以选择圆柱电池，想来根本原因在于这种封装工艺的成熟、量产历史悠久，以及一致性较高。
 
       2014年，松下实现2.7GWh的动力电池出货量，其中特斯拉所用圆柱电池2.6GWh，占全球动力电池市场份额的22%。
 
       2015年，特斯拉全球销量超过5万，直接拉动了松下圆柱电池的营业额，使其出货量达到了4.5GWh。同年，中国新能源汽车销量开始暴增，直接拉了动力电池出货量。
 
       2016年，特斯拉继续保持了超过50%的增幅，全球销售汽车7.6万辆，同期松下圆柱电池出货增长60%，达7.2GWh。
 
       此外，中国圆柱形动力电池企业开始放量。
 
       2017年，特斯拉年销量突破10万辆，为松下贡献近10GWh的圆柱电池订单。
 
       2018年，松下出货量全球占比20.75%。
 
       2019年一季度，国内动力电池总装机量为12.32GWh，圆柱电池装机量1.01GWh，同比增长44%。
 
       贰
 
       方形电池时代：三星SDI开启
 
       方形电池最大的特点在于形状规整。与圆柱电池相比，方形电池包的空间利用率高；与软包电池相比，由于是硬壳，所以成组难度较小。
 
       如果说是松下开启了动力电池圆柱电池时代，那么方形电池时代，则是由三星SDI开启的。
 
       1999年，三星SDI进入电池领域。
 
       2000年，三星SDI开始布局动力电池。
 
       2008年，宝马开始在全球考察动力电池供应商，为的是布局新能源汽车研发。
 
       三星SDI抓住时机与博世合资成立了动力电池公司SB Limotive。博世和宝马有着半个多世纪的合作关系，是其最重要的核心供应商。
 
       2009年，宝马推出搭载三星SDI方形电池的纯电动汽车Megacity。
 
       由此，三星SDI通过博世进入了德国动力电池供应链，自此打开了动力电池市场。
 
       2013年，三星SDI与宝马签订长期合作协议，成为宝马核心供应商；之后又与大众、奥迪、保时捷等车企合作。
 
       同年，第二代普锐斯上市，为优化电池包内部空间，提升系统能量密度，普锐斯将圆柱电池被换成了方形镍氢电池。
 
       2014年，中国新能源市场在政策的强烈刺激下迎来爆发，由此导致方形电池占据了全球动力电池市场的最大份额。
 
       2015年，中国新能源汽车销量继续扶摇直上，同比暴增343%，达到33.11万辆，直接拉动了国内动力电池出货量。
 
       由此，比亚迪以出货量3GWh直接攀升至全球第二，宁德时代以出货量2.2GWh，跃到国内第二。
 
       2016年，比亚迪以动力电池装机量7.35GWh，出货量排国内第一；宁德时代以动力电池出货量6.72GWh，排国内第二。
 
       此外，三星SDI凭借着宝马i系列在全球的热销，出货量突破1GWh，达到1.2GWh。
 
       自此，方形电池全球市占率增至64%。
 
       2017年，中国新能源汽车市场完成77.7万辆，宁德时代动力电池以销量11.85GWh，出货量成为全球第一。
 
       同年，三星SDI凭着宝马近10万的新能源车销量，实现一倍多的增长率，出货量达到2.8GWh。
 
       2018年，宁德时代动力电池销量达21.18GWh，出货量排名全球第一，市场占比达22.64%。
 
       参
 
       软包时代：LG化学集大成者
 
       软包电池拥有重量轻、电池容量大、安全性能好、循环性能好、循环寿命长、内阻小、整车适配性高、排布方式灵活等多项优势。
 
       由于体积与形状的灵活多变，受到插电式混合动力车型的偏爱，现代、雷诺日产、通用与沃尔沃旗下的插混车型，都采用的是软包电池。
 
       2007年，日产与NEC合资成立了动力电池公司AESC，将用在手机产品上的软包电池，做到了符合车规级标准。
 
       2010年，纯电动汽车日产Leaf推出后，大受欢迎；此后，其配备的动力电池正是AESC生产的软包电池。
 
       2014年，AESC成为出货量最多的软包电池供应商。
 
       软包电池的集大成者，当属LG化学。
 
       LG化学是一家同时具备化学品与材料基础的电池公司，不仅能实现部分三元材料的自给自足，其隔膜技术更是一绝。
 
       LG化学在软包电池领域积淀多年，为了充分利用电子设备的内部空间，研发出了世界上第一款阶梯式与六角形软包电池。
 
       2009年，LG化学将软包电池应用到了现代混合动力汽车上，由此正式进入了动力电池市场。
 
       2010年，通用正式推出第一款量产新能源汽车雪佛兰Volt，配备的动力电池正是LG化学所产的软包电池。
 
       2014年，LG化学动力电池出货量达到1.5GWh，位列全球第三。
 
       2017年，雪佛兰Volt和Bolt突破5万的装机量。由此，LG化学软包电池出货量实现4.5GWh。
 
       此外，孚能科技与国能等软包动力电池企业开始崛起。  
 
       2015到2017三年，软包电池在全球动力电池市场经历了先降后升的过程。
 
       2018年，全球软包动力电池出货量同比增长73.8%，达23.1GWh，其中中国软包动力电池出货量同比增长48.0%，达10.1GWh。
 
       链接：不同类别的产业发展实践
 
       根据不同的封装形式，电池被划分成了圆柱电池、方形电池和软包电池。那么，三种电池都有哪些优势和劣势？
 
       圆柱电池发展时间长，技术也最为成熟，其标准化程度较高。且因为在封装时各个电芯间有较大的空间，所以圆柱电池在散热方面有很大的优势，许多搭载圆柱电池的车型都采用了成本更低的风冷技术。
 
       但搭载电池数量过多也是个问题，即便使用了高能量密度电池的车型，也需要将几千节圆柱电池放在一起，这对于车辆的电池管理系统提出了更高的要求。
 
       此外，由于圆柱电池在组合成电池组时需采用钢壳，所以其重量相对较高，理论上圆柱电池的能量密度要比其他两种电池更低。
 
       方形电池结构简单，重量较轻，生产工艺不复杂，因此普及率很高。此外，方形电池不像圆柱电池采用强度较高的不锈钢作为壳体，所以能量密度理论上比圆柱电池的能量密度要高。
 
       但由于方形电池一般都是进行定制化设计，所以导致方形电池的生产工艺很难统一，标准化程度较低。
 
       软包电池布局灵活性，采用叠加的制造方式，在体积上相比于其他两类电池更加纤薄，所以它的能量密度在理论上是三种电池中最高的。
 
       但由于软包电池内部为叠加式设计，需要在每两片电池中间加上一层薄片，薄片中会充满液体，通过加热或制冷从而保证电池处于最适宜的工作温度，因此需要更加复杂的电池控制系统。
 
       电芯能量密度方面，理论上软包电池最高，方形电池次之，圆柱电池最小。但就目前技术而言，不能一概而论。
 
       在新能源汽车市场，圆柱、方形、软包三种电池均有车型搭载，因此并没有绝对的优劣之分。但是若论时代划分，日韩企业明显占据了领先优势。
 
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 软包电池 圆柱电池 方形电池
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