新能源動(dòng)力電池介紹

目前，主流鋰電池封裝形式主要有三種：圓柱、軟包以及方形。不同封裝結(jié)構(gòu)意味著不同的特性。概述圓柱電池軟包電池方形電池圓柱電池圓柱電池一般采用鋼殼或鋁殼封裝，規(guī)格型號(hào)包含18650、21700、26500等。圓柱形鋰電池采用相當(dāng)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(duì)較低。目前，特斯拉已經(jīng)在使用的電芯即：松下的18650、21700兩種型號(hào)的圓柱電池。NOPART1頂殼2熱敏電阻3電流阻斷器4防爆閥5密封圈6頂部絕緣圈7綱/鋁殼8頂部絕緣圈9卷心10極耳國內(nèi)圓柱動(dòng)力電池單體生產(chǎn)企業(yè)：市場(chǎng)格局層面，圓柱電池在動(dòng)力電池領(lǐng)域的總體市場(chǎng)份額正在下降，市場(chǎng)集中度進(jìn)一步提升。2017年新能源汽車圓柱動(dòng)力電池裝機(jī)總電量約12.57GWh，2018年裝機(jī)總電量約7.11GWh，同比下降43.44%。原因：一是沃特瑪“暴雷”之后，其圓柱動(dòng)力電池裝機(jī)量急劇銳減；二是由于軟包動(dòng)力電池市場(chǎng)需求升溫，進(jìn)一步擠壓圓柱電池市

場(chǎng)份額；三是電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、低速車等細(xì)分市場(chǎng)，部分圓柱動(dòng)力電池企業(yè)開始轉(zhuǎn)型，產(chǎn)能不在此次統(tǒng)計(jì)范圍。軟包電池軟包鋰電池所用的關(guān)鍵材料——正極材料、負(fù)極材料及隔膜，與傳統(tǒng)鋰電池的區(qū)別不大，最大不同之處在于軟包裝材料（鋁塑復(fù)合膜）。軟包裝材料通常分為三層，即外阻層（一般為尼龍BOPA或PET構(gòu)成的外層保護(hù)層）、阻透層（中間層鋁箔）和內(nèi)層（多功能高阻離層）。軟包電池一般采用疊片工藝。國內(nèi)軟包動(dòng)力電池單體生產(chǎn)企業(yè)：序號(hào)廠家名稱現(xiàn)有合作伙伴1孚能科技（贛州）有限公司北汽、長城、廣汽新能源、長安汽車、吉利汽車2上?？托履茉从邢薰窘?、東風(fēng)銳達(dá)起亞3萬向123系統(tǒng)有限公司海馬、東風(fēng)、廣汽4微宏動(dòng)力系統(tǒng)有限公司金龍、福田、恒通、中通5湖州天豐電源有限公司吉利、知豆6浙江超威創(chuàng)元實(shí)業(yè)有限公司南京金龍、國宏汽車、重慶中力7珠海銀隆新能源有限公司自主品牌8中航鋰電（洛陽）有限公司江南眾泰、東風(fēng)大巴、物流車9中心國安盟固利北汽、上汽10北京國能電池科技有限公司鄭州日產(chǎn)、大巴、環(huán)衛(wèi)車11天津力神電池股份有限公司北汽、大眾、一汽、江淮、廣汽12天津市捷威動(dòng)力長安、東風(fēng)、眾泰、奇瑞13駱駝集團(tuán)新能源有限公司未找到合作伙伴資料方形電池方形鋰電池通常是指鋁殼或鋼殼方形電池，普及率在國內(nèi)很高。方形電池有采用卷繞和疊片兩種不同的工藝。疊片式工藝簡(jiǎn)介疊片式是將正負(fù)極極片、隔膜裁成規(guī)定尺寸的大小，隨后將正極極片、隔膜、負(fù)極極片疊合成小電芯單體，然后將小電芯單體疊放并聯(lián)起來組成一個(gè)大電芯。疊片式工藝生產(chǎn)的電芯優(yōu)點(diǎn)：相當(dāng)于多個(gè)小極片并聯(lián)，降低了內(nèi)阻，內(nèi)阻較低，且因?yàn)閮?nèi)阻低極化小，放電平臺(tái)高；電芯極片隔膜之間受力面積一致，無明顯應(yīng)力集中點(diǎn)；內(nèi)部空間利用的較為充分，提及比容量和能量密度更高；疊片式工藝相當(dāng)于多極片并聯(lián)，更容易在短時(shí)間內(nèi)完成大電流的放電，倍率性能佳；疊片式工藝生產(chǎn)的電芯缺點(diǎn)：操作要求高，生產(chǎn)控制繁瑣，次品率高。卷繞式工藝簡(jiǎn)介卷繞式是將分條后的極片固定在卷針上隨著卷針轉(zhuǎn)動(dòng)將正極極片、負(fù)極極片以及隔膜卷成電芯的工藝方式。卷繞式工藝生產(chǎn)的電芯雖然在電化學(xué)性能上略差于疊片式電芯，但優(yōu)勢(shì)在于生產(chǎn)自動(dòng)化程度高，制成容易，適合大規(guī)模生產(chǎn)。因此市場(chǎng)上的方形電池一般都為卷繞式工藝生產(chǎn)序號(hào)廠家名稱現(xiàn)有合作伙伴1惠州比亞迪電池有限公司自主品牌2寧德時(shí)代新能源科技有限公司北汽、上汽、吉利、江鈴等3合肥國軒高科動(dòng)力能源有限公司北汽、上汽、江淮、眾泰4力神動(dòng)力電池系統(tǒng)有限公司北汽、一汽、廣汽5中行鋰電（洛陽）有限公司眾泰、東風(fēng)大巴6江蘇春蘭清潔能源研究院有限公司一汽、東風(fēng)等大巴示范車7蕪湖天弋能源科技有限公司比亞迪8山東威能環(huán)保電源科技股份有限公司眾泰、一汽、福田9山東衡遠(yuǎn)新能源科技有限公司五洲龍、長江10東莞市邁科新能源有限公司公交、物流車、特種車11山東恒宇新能源有限公司力帆、金華國內(nèi)方形動(dòng)力電池單體生產(chǎn)企業(yè)：圓柱、軟包、方形電芯優(yōu)勢(shì)對(duì)比項(xiàng)目圓柱方形軟包簡(jiǎn)要說明質(zhì)量能量密度Wh/kg★★★★★★★★★1）圓柱電池主材的壓實(shí)密度較大，同時(shí)容易控制電池本體的膨脹。2）軟包外殼的質(zhì)量較輕。生產(chǎn)效率★★★★★★★★★圓柱的生產(chǎn)設(shè)備及工藝較為成熟，已形成標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程。發(fā)熱特性★★★★★★★★★★圓柱因壓實(shí)密度較大，接觸電阻較大。安全性★★★★★★★★★圓柱為鋼殼外殼，方殼多為鋁制外殼，在發(fā)生不安全事件時(shí)，爆炸威力很大。裝配性★★★★★★★★★圓柱焊點(diǎn)位置多；軟包因外殼柔軟需增加防護(hù)裝置。循環(huán)壽命★★★★★★★★★★圓柱因其結(jié)構(gòu)特性循環(huán)性能較差，特別到循環(huán)后期會(huì)因內(nèi)部褶皺發(fā)生不安全事件。成本★★★★★★★★★1）圓柱因工藝標(biāo)準(zhǔn)化成本最低；2）軟包因輕量化設(shè)計(jì)，成本較鋁殼低。方形電池模組構(gòu)造模組主要由以下幾個(gè)部分組成：電芯、電池模塊端板、端部絕緣罩、模組側(cè)板、絕緣膜、線束隔離板、上蓋、模組輸出極、BusBar、輸出極底座、輸出極保護(hù)蓋等部分組成。電池模組具有結(jié)構(gòu)緊湊，零件數(shù)量少，可靠性高，焊接穩(wěn)定，內(nèi)阻低，重量輕，能量密度高，空間利用率高等優(yōu)點(diǎn)圓柱、軟包、方形模組對(duì)比圓柱電池模組軟包電池模組方形電池模組成組效率圓柱形幾何結(jié)構(gòu)的局限性，考慮到散熱以及安全需要預(yù)留的空間，模組集成后的成組效率低低軟包方形結(jié)構(gòu)利于模組集成，成組率較高較高外殼為機(jī)械強(qiáng)度較高的鋼或鋁殼，方形結(jié)構(gòu)利于集成，模組成組效率高高能量密度圓柱電池單體能量密度高，但是由于成組效率較低，空間利用率較差，導(dǎo)致能量密度不是很理想一般NCM體系軟包電池能量密度高，且集成效率高，空間利用率較高，能量密度高；高方形電池能量密度較高，成組效率高，空間利用率較高，能量密度較高較高壽命可靠性圓柱結(jié)構(gòu)散熱導(dǎo)流能力差，并且連接點(diǎn)和焊點(diǎn)較多，導(dǎo)致模塊壽命可靠性一般。一般導(dǎo)流散熱能力強(qiáng)高導(dǎo)流散熱能力強(qiáng)，剛或鋁殼機(jī)械強(qiáng)度高，可超聲波焊接。壽命可靠性高高成本單體較多，因此為了保證溫度、性能一致性和模塊安全性，需要增加額外成本高集成效率高，易進(jìn)行熱管理控制中機(jī)械性能好，同時(shí)易進(jìn)行熱管理設(shè)計(jì)，成本最低低圓柱、軟包、方形電池包對(duì)比圓柱電池包軟包電池包方形電池包管理系統(tǒng)小容量的單體電芯導(dǎo)致管理系統(tǒng)（尤其是熱管理系統(tǒng)）的復(fù)雜程度大大增加困難大容量電池，管理系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單較易大容量電池，管理系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單較易能量密度由于模塊能量密度低，導(dǎo)致能量密度不是很理想一般由于模塊可以集成很高的能量密度，且空間利用率高，因此系統(tǒng)能量密度高；高由于模塊可以集成很高的能量密度，且空間利用率高，因此系統(tǒng)能量密度高；較高熱失控安全性圓柱單體容量小，熱失控時(shí)影響較小一般軟包電池?zé)崾Э貢?huì)發(fā)生鼓包現(xiàn)象，由于現(xiàn)階段容量相對(duì)較小，不易發(fā)生爆炸高熱失控、針刺會(huì)導(dǎo)致模組爆炸高成本單體較多，因此為了保證溫度、性能一致性和模塊安全性，需要增加額外成本高集成效率高，易進(jìn)行熱管理控制中機(jī)械性能好，同時(shí)易進(jìn)行熱管理設(shè)計(jì)，成本最低低電池選擇選擇哪種電池，主要原因是企業(yè)對(duì)電池綜合性能的平衡和車型設(shè)計(jì)偏好不同。綜合性能包括：能量密度、安全系數(shù)、生產(chǎn)效率、壽命長短、生產(chǎn)成本、充放電倍率、產(chǎn)品一致性和工藝難度等，它們密切相關(guān)，又相互牽制。在市場(chǎng)最關(guān)注的安全性、能量密度、循環(huán)壽命方面，軟包電池具有優(yōu)勢(shì)。安全性方面：軟包出現(xiàn)安全性問題時(shí)，一般是電池包鼓氣裂開，但由于機(jī)械性能不強(qiáng)，因而不易發(fā)生爆炸。能量密度方面：由于軟包電池外包裝采用更加輕薄的鋁塑膜，因而電芯的能量密度更高。循環(huán)壽命方面：軟包電池循環(huán)壽命更長，100次循環(huán)衰減比鋁殼少4%-7%。中國政府重視電池能量密度進(jìn)步，節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖中提出2020年單體350wh/kg和系統(tǒng)250wh/kg的能量密度要求，三元軟包電池有望領(lǐng)先另外兩種電池達(dá)到這一要求。軟包的不足之處：軟包電池由于外包裝較薄，在出現(xiàn)極端情況時(shí)容易被刺穿，因而在pack環(huán)節(jié)需要加入金屬防護(hù)層給予更多的保護(hù)，這也會(huì)帶來成組效率低、成本提升的問題。解決成組效率低的問題主要可以通過：1)提升單體電芯容量以減少電芯使用量，從而降低