方形电芯、圆柱电芯、软包电芯的优缺点是什么？

我们都知道电芯主要分为三种：方形铝壳电池，圆柱电池和软包电池。他们的特点分别是什么呢？当前市场上的动力电池主要以方形占主导，数码产品主要以软包型电池为主要，圆柱电池则作为高性价比产品填充市场份额，但是这三种类型的电池之间存在优缺点。

圆柱电芯：

优点：圆柱电芯是最早成熟工业化的锂电池产品，经过二十多年的发展，现如今圆柱形锂电池生产工艺成熟，生产效率较高，成本也相对较低，所以PACK的成本也相对较低，锂电池成品率较方形锂电池和软包锂电池都要高，其一致性与安全性也较为优秀。

缺点：圆柱电芯由于一般采用钢壳封装，虽然安全性比较高，但是重量却也会因此而比较重，这样也会使得锂电池包的比能量相对较低。圆柱外形导致的空间利用率低、径向导热差导致的温度分布问题等。由于圆柱电池的径向导热性能不佳，电池的卷绕圈数不能太多(18650电池的卷绕圈数一般在20圈左右)，因此单体容量较小，应用在电动汽车上时需要大量单体组成电池模组和电池包，连接损耗和BMS管理复杂度都大大增加。

方形电芯：

方形硬壳电池壳体多为铝合金、不锈钢等材料，内部采用卷绕式或叠片式工艺，对电芯的保护作用优于于铝塑膜电池(即软包电池)，电芯安全性相对圆柱型电池也有了较大改善，不过方形硬壳电池关于冷却系统布置的要求更高。

方形电池的普及率在国内很高，随着近年汽车动力电池的兴起，汽车续航里程与电池容量之间的矛盾日渐突显，国内动力电池厂商多采用电池能量密度较高的铝壳方形电池为主。

优点：方形电芯的封装壳体大多为铝合金以及不锈钢等材料，电池内部采用卷绕式或叠片式工艺，对电芯的保护作用更优于软包锂电池，电芯的安全性相较于圆柱形锂电池也有较大的改善。方形电池的结构较为简单，不像圆柱电池采用强度较高的不锈钢作为壳体及具有防爆安全阀的等附件，所以整体附件重量要轻，相对能量密度较高，单体数量自然随之降低，因此对BMS电池管理系统的要求也就更低。

缺点：方形电芯包由于可以根据产品的尺寸进行定制化生产，但因此也会使得市场上有着众多不同型号的方形锂电池。而过多不同型号的锂电池，将会导致工艺很难统一，使得自动化水平不高，单体差异性较大，也可能存在成组的方形锂电池包远低于单个锂电池的寿命。

软包电芯：

软包锂电池所用材料和处理工艺与传统的钢壳、铝壳锂电池之间的区别不大，很大的不同之处在于软包装材料(铝塑复合膜)，这是软包锂电池中关键、技术难度非常高的材料。软包装材料通常分为三层，即外阻层(一般为尼龙BOPA或PET构成的外层保护层)、阻透层(中间层铝箔)和内层(多功能高阻隔层)。

优点：安全性能好，软包电池在结构上采用铝塑膜包装，相对于硬壳封装不易发生爆炸;能量密度高，软包电池重量较同等容量的钢壳锂电池轻40%，较铝壳锂电池轻20%；

缺点：软包电池目前需要解决标准化与成本高、铝塑膜严重依赖进口、一致性较差等问题。

总体上，圆柱、方形和软包三种封装类型的电池各有优劣，每种电池都有主导的领域。根据电池的材料特性、产品应用领域、产品特性等结合封装形式的特点可以确定较佳的封装方式。每种封装类型的电池都有自己的工艺难点，好的电池设计涉及电化学、热、电、机械等诸多领域的复杂问题，对电池及系统的整体设计提出了较高的要求。同时安全性能也是消费者高度关心的问题，不管是哪种电池电芯，需要依据GB38031、GB31241、UN38.3、GB/T31485等测试标准经过常温或高温外部短路、过充电、高低温、短路、防爆、过充过放电、低气压、温度循环、振动、加速度冲击、跌落、挤压、针 刺、重物冲击、热滥用、燃烧、洗涤等系列安全测试，做到不容易起火、爆炸、漏液才算是合格的。

综合对比下：

a. 圆柱：标准化较好，只有1865、2170、4680三种形式。历史悠久、工艺成熟，最早由1992年的索尼发明（最早的商用锂电池）；自动化程度高、产品一致性强、成本较低。缺点是：径向导热差所以卷绕层数不能太多，因此单体容量少，需要数百数千个单体，需要较高的电池热管理技术。此外，由于成组时空间利用率低、钢壳比较重，因此成组时能量密度并不高。

b. 方形：工艺较简单，对电芯有保护，成组难度小，能量密度比圆柱高。但是没有标准化，型号太多、工艺难统一。以前方形主要是用卷绕，现在比如说刀片电池开始用叠片工艺。

c. 软包：纤薄的形式使能量密度更大，但强度低、制造工艺要求高，对成组的要求也高一些。

封装形式还可以从另外一个维度分为卷绕与叠片。其中：圆柱只能用卷绕，软包只能用叠片，方形既可以卷绕也可以叠片。这三种封装相比，可以说是半斤八两，都属于可用、好用的范畴。车企一旦定了选用哪种封装，除非封装工艺格局发生剧变，否则不会轻易更改。那将来哪种封装工艺发展得好，就主要取决于哪家车企发展得好。

特斯拉与松下的圆柱：特斯拉以前使用圆柱，现在也都是圆柱。与特斯拉相濡以沫的松下，就一直做圆柱，他们共同发展了起来。2017年松下装机量9.9GWh，以16.7%的份额排名世界第一。

中国新能源汽车与方形： 中国新能源商用车电池的量很大（城市公交车基本都是新能源），而且青睐于方形电池。那么供应商肯定就优先做方形，后来乘用车就跟着供应商也用方形。此外，德国也偏爱方形。所以目前中国的大部分都是方形，而中国新能源车发展最好，那么方形现在就占了主流。