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圆柱形电芯和软包电芯 谁更适合电动汽车

2017年1月,全球知名电动汽车品牌特斯拉对外宣称,该公司位于内华达州的超级工厂(Gigafactory)已经开始量产锂离子电池。这款圆柱形“2170锂电池”是特斯拉和松下共同设计的,将用于特斯拉储能产品和新款Model 3轿车。

从18650到2170,圆柱型锂离子电池的风头似乎越来越盛。然而,虽然特斯拉执着于以18650为代表的圆柱形电池,另外两大世界电动汽车品牌,日产聆风和雪佛兰沃蓝达的选择却有所不同。资料显示,日产聆风、雪佛兰沃蓝达在动力电池上的选择上是层叠式软包电池。

同为世界知名的电动汽车品牌,什么原因让它们对动力电池的选择截然不同? 在车用动力电池应用领域,18650锂电池和软包电池各自的优缺点又在哪里呢?

电解质的形态不同是关键

作为目前市场上两种主流的动力电池,18650电池和锂聚合物软包电池按外壳封装材质而区分。18650电池一般是钢外壳封装(18表示直径为 18mm,65表示长度为65mm,0表示为圆柱形电池),内部电极片与隔膜的结构是卷绕式。锂聚合物软包电池外包装使用的是铝塑膜,内部电极片与隔膜是层叠式(一层一层堆叠起来)。

虽然外形和内部结构有所不同,但是这两种电池的原理基本一样。两种电池都有正极、负极以及电解液,正极材料一般为钴酸锂、镍钴锰酸锂(三元材料)、磷酸铁锂或锰酸锂等,负极材料一般为石墨,电解液则为六氟磷酸锂溶液。

二者主要的区别在于电池内部材料之一——电解质的形态不同:锂聚合物软包电池内部的电解质采用的是聚合物,一般为凝胶或者固态,而18650电池内部的电解质一般是液态。

各有优缺点 应用领域不同

18650锂电池和锂聚合物软包电池各有优缺点。目前,18650电池生产自动化程度高,电池的一致性、安全性均达到了较高水准,加上电池本身体积小、重量轻, 使其在系统开发的模块化以及标准化程度上均具有独特优势。很多人认为,采用18650电池作为新能源电动汽车的动力之源,在现阶段是最优的选择。

但是,18650电池也有无法回避的缺点,那就是单体容量较低(普遍在2~4Ah左右)。这让18650电池在应用时所需的电池数量非常多,保持电芯一致性、电池散热的电池管理系统也就更为复杂。

与 18650电池相比,锂聚合物软包电池单体容量较高,而且具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点(可以制作出0.33mm、0.50mm等型号的超薄电池),其主要缺点在于一致性较差、机械强度差。基于锂聚合物软包电池的特点,锂聚合物软包电池正越来越多地被用在手机、笔记本电脑、移动电源等领域。但是,由于胶体(或固态)电解质的导电性不太好,内阻较大,锂聚合物软包电池现在很少应用在电动汽车上。

软包电池并不全是锂聚合物电池

既然锂聚合物软包电池很少应用在电动汽车上,那么,日产聆风的层叠式软包电池又是什么类型的电池呢?

事实上,虽然锂聚合物软包电池一般被概称为软包电池,但是,由于软包电池也可以采用液态电解液,所以软包电池并不全是锂聚合物电池。日产聆风的电池正是采用液态电解液的软包电池。

不管是锂聚合物软包电池,还是内部材料为液态电解液的软包电池,软包电池一般采用铝塑膜封装。而铝塑膜的厚度薄,机械强度差,在汽车发生碰撞等极端情况下,铝塑膜很容易发生破损导致事故产生,这是软包电池运用在新能源汽车上的主要缺陷。

据悉,为了保证安全,日产聆风在4个单体组成的电池模块外面再加一个铝壳以策万全。即便如此,电池漏液仍然是日产聆风电池的致命缺陷,日产聆风电池在车友中有“漏液王”的称号,经常为人所诟病。

原文链接:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/article_2017021716965.html

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