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方壳与圆柱,比亚迪与特斯拉的电池之争

2018-12-01 01:15 来源: 潮流四驱车

全新一代唐 EV600已经开启预售,一经亮相就吸引了行业内的众多目光,强悍的性能与高端的品质对豪华品牌SUV形成了直接冲击。豪华纯电SUV新标杆全新一代唐 EV600的出现,不免让人联想到此前细分市场的强者特斯拉Model X,二者的确有着很强的可比性,尤其是在纯电汽车的核心三电技术方面,今天就围绕两款车型,先从电池技术角度,让方壳型电池与圆柱型电池来一次对比。

方壳与圆柱,比亚迪与特斯拉的电池之争

1、 方壳、圆柱封装在结构上的区别

目前圆柱型电池常见的有18650、21700等型号。型号判断并不复杂,以21700为例,21是指电池直径为21mm,700指长度为70.0mm,特斯拉旗下产品使用的便是圆柱型电池,Model X采用了18650型,而新车型Model 3则换装了21700型圆柱型电池。此类电池外壳呈圆柱型,内部薄膜采用卷绕式排布,特征性很强。

方壳与圆柱,比亚迪与特斯拉的电池之争

方壳型电池通常是指由金属外壳包裹的方形电池,此类电池普及率在国内很高,因为方壳型电池内部采用叠片和卷绕两种不同的工艺,结构较为简单,且多采用铝合金外壳,不像圆柱型电池采用重量较大的不锈钢作为壳体,所以整体附件重量更轻,相对系统能量密度较高。比亚迪全新一代唐 EV600便是采用此类封装电池的杰出代表。

方壳与圆柱,比亚迪与特斯拉的电池之争

2、 系统成组率与能量密度

在系统成组方面,方壳型电池与圆柱型电池各有不同的适用场景,因为方壳型电池形状统一且单体体积大于圆柱型电池,所以适合应用在规则的电池包壳体中,便于利用空间。而圆柱型电池虽然规格统一,但单体体积较小,因此可做出不同组合,更加适用于不规则的电池包壳体。

由于圆柱型天生的结构限制,在Pack中单体电芯间接触面积小、缝隙大,因此在电池包中空间利用率并不高,并且电池系统结构复杂,在单个电芯能量密度占优势的前提下,电池系统的能量密度相对会低一些。目前行业中圆柱型电池的系统成组效率约为65%;方壳型电池的系统成组效率约为70%。如果按照目前的系统成组效率来看,要达到2020年锂电池系统能量密度260Wh/kg的目标,圆柱型单体电芯的能量密度要远高于方壳型单体电芯的能量密度,在目前圆柱型电池能量密度几近触顶的状况下,显然相比而言方壳型电池更有希望能达到2020年的目标。例如比亚迪全新一代唐 EV600已经率先采用NCM622的动力电池,系统能量密度已经达到161Wh/kg,在后期换装811配比的更高性能三元锂电池后,能量密度的提升势必会更加惊人。

3、 电池循环寿命

电池循环寿命也是很多新能源车主关注的重点,而方壳型电池和圆柱型电池在循环寿命上也有很大的不同。目前在1C完整充放电的情况下循环2000次,行业最好的方形电芯的剩余容量仍能达到80%,而圆柱型电池中最好的21700电芯容量仅能剩下70%。

在Pack组中,单体电芯的寿命还会被进一步放大。大家都知道,长时间过充或者过放,都会减少锂电池单体的容量,而对于一个锂电池组来说,容量最小的单体在充放电过程中一定会比其他锂电池单体承担更大的负荷,因为小容量单体电芯要的完整充放,对于其他大容量单体相对则是浅充浅放状态。因此在电池包中,如果容量最小的单体电芯长期在满负荷运转,其电气性能就会断崖式地下降,严重的话会导致整个动力电池系统报废。圆柱型电池因为单体容量小,相比于方壳型电池更容易达到单体电芯满负荷阈值,也就意味着由圆柱型电池组成的电池包更容易触及寿命瓶颈,再加上目前方壳型电池单体寿命更长,在电池循环寿命方面,比圆柱型电池更有优势。

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