方形、圓柱形、軟包三大電芯封裝技術方向行業總覽。

三大電芯封裝技術的發展歷程。

從目前單個電池的技術分類來看，主要包括圓柱體、軟包和方形電池。其中，圓柱體的優點是生產效率高/生產成本低(vs.軟包裝單個電池的能量密度和安全性高，方形使用壽命長)，而圓柱體的缺點主要包括單個電池相對較低的能量密度和安全性(vs.軟包裝和方形電池的生產效率低/生產成本高，方形電池的能量密度和安全性相對較低)。

三大電芯封裝技術的優缺點對比。

方形電池:包裝可靠性高，系統能量效率高，能量密度高，結構簡單，擴展相對方便，通過增加單體容量可以提高能量密度，穩定性相對較好。但由于方形電池可以根據產品尺寸定制生產，市場上的型號太多，很難統一工藝；而且生產自動化程度低，單體差異大，系統使用壽命遠低于大規模應用中的單體使用問題。

圓形電池:方形屬于硬殼封裝，圓柱形電池技術成熟，PACK成本低，電池產品良率高，電池組一致性高；由于電池組散熱面積大，散熱性能優于方形電池，但后期仍要面對成組后散熱設計難度大、能量密度低的問題。

軟包電池:鋁塑膜包裝，安全性好，重量輕于鋼殼和鋁殼電池，質量高于能量，內阻小，循環壽命長。但由于許多型號自動化程度低、生產效率低、成本高，高端鋁塑膜嚴重依賴進口，一致性差。

三種封裝形式的電池市場發展趨勢。

預計未來方形電池將成為封裝形式的主流。根據高科技鋰電池的數據，2020年，軟包、圓柱形、方形三種封裝形式的市場分別為、、；預計2025年，軟包、圓柱形、方形三種封裝形式的比例將分別達到、、、

方形、圓柱形、軟包三種封裝方式產品的核心競爭力。

方形電池。

方形電池：性能適應市場需求，安全性較高，適用于中高端車型。

方形電池在性能方面更適合市場需求。方形電池具有內阻小、循環壽命長、封裝可靠性高、耐受性好、組裝相對簡單、系統能量相對較高的優點。憑借這些優勢，方形電池可以更好地滿足當前階段的市場需求。但也有一些缺點:型號多、工藝難統一、生產自動化水平低、單體差異大等。

方形電池結構相對簡單，鋁殼是主流。與高強度鍍鎳鋼作為外殼的圓柱形電池不同，整體配件重量輕，相對能量密度高。

方形電池安全性高，適用于中高端車型。由于安全性高，方形鋰離子電池可用于乘用車和商用車，無論是純電動還是混合電動。原始設備制造商也更傾向于使用中高端車型的方形電池。

方形電池結構相對簡單。鋁殼是主流，典型的方形鋰電池主要包括頂蓋、外殼、正極板、負極板、隔膜、絕緣件和安全部件。

寧德CTP和比亞迪的“刀片”各有千秋。比亞迪的刀片電池無限拉長單個電池的寬度和厚度，然后將電池直接安裝在整個PACK中，盡可能簡化模塊。寧德時代的CTP在模塊和模塊之間采用套筒連接，套筒下游的固定裝置與整車連接，簡化了結構。寧德CTP功率密度更高，組裝效率更高，對大多數汽車制造商的成本控制更友好；比亞迪的“刀片”電池在空間利用率上表現更好，在結構靈活性和耐久性上更有價值。

在大多數市場中，方形電池的市場份額逐漸上升。從2018年的74%到2021年的87%，方形電池的市場份額已經上升。

，圓柱形電池。

圓柱形電池：能量密度高，成組效率低，但一致性好，安全性好。

圓柱形電池的能量密度相對較低。目前，磷酸鐵鋰電池是圓柱形電池的主導因素，具有高容量、高輸出電壓、優異的充放電循環安全性能、穩定的輸出電壓、大電流放電、安全穩定的操作和無污染的環境。

圓柱形電池封裝的優點是:其生產工藝成熟；良好的一致性；電池組成本低，應用范圍廣；耐高溫，不易爆炸，安全性好；內阻小，不易自耗電，有望取代鎳氫電池的企業產品。其缺點包括:整體重量重；空間利用率低；組裝效率低；能量密度低；徑向導熱差；單位容量小；電池管理復雜。

圓形電池結構類似于方形外殼，PTC熱敏電阻是獨一無二的。除了形狀，常規圓柱形電池的結構類似于方形外殼電池。典型的圓柱形電池結構包括外殼、蓋帽、正極、負極、隔膜、電解液、PTC元件、墊圈和安全閥。一般電池外殼是電池的負極，蓋帽是電池的正極。

4680是最新突破:全極耳設計主要用于過流和熱擴散。極耳的主要功能是作為極片和極柱的導電通道，決定電池內阻和電池發熱。全極耳設計將導電通道從局部小塊變成了整個平面的線性焊接，降低了發熱量，增強了快速充電性能。性能突破。4680大大提高了電池功率(6倍于2170電池)，降低了電池成本(2170電池14%)，優化了散熱性能、生產效率、充電速度、能量密度、循環性能等。

2021年，全球圓柱形鋰離子電池出貨量達到1億，同比增長。2021年，全球圓柱形鋰離子電池出貨量快速增長的細分應用領域主要包括新能源汽車、儲能和電動工具。然而，由于共享電動汽車的需求大幅減少，電動兩輪車的一些圓柱形鋰離子電池被方形和軟包所取代，2021年出貨量同比大幅下降。

全球圓柱鋰離子電池市場規模預計將在2021-2025年增長億美元，期間市場年復合增長率為。

，軟包電池。

軟包裝電池：性能優異，但成本高，可靠性大。

軟包裝電池的電容和能量密度都很高。軟包裝電池的容量多為30Ah-70Ah，其能量密度多為220V-300V，而且能量密度最大的優點是輕，即使使用相同的電池，三元軟包裝電池的能量密度也會比鋼殼三元鋰電池高40%。

軟包電池的優點還包括:安全性能好；重量輕，比能量高；內阻小，從而減少電池的自消耗；電池容量大，充放電率高；設計靈活。其缺點包括:成本高，國內多為進口；一致性差，標準化程度低，生產效率低；組裝效率低；容易漏液；外殼機械強度低。

軟包電池結構:外殼為鋁塑膜，無頂蓋。軟包電池的基本結構與圓柱形和方形相似，包括正極、負極、隔膜、絕緣材料、正極耳和外殼，但軟包電池的外殼為鋁塑膜，無頂蓋。加壓過程是軟包電池成型過程中的一個獨特環節。鋁塑膜的封裝結構決定了極片不能緊密排列，極片之間容易出現縫隙，影響電池性能。因此，極片之間的氣體通過滾壓工藝被排除在兩次充電之間。

軟包電池由AESC創造，由LG化學發揚光大。2007年，動力電池公司AESC(日產與NEC合資公司)將用于手機產品的軟包電池作為車輛規模標準。2010年后，日產聆風，一款純電動汽車，搭載AESC軟包電池，廣受歡迎。2009年，LG化學與現代聯合推出了第一款現代Avante和Forte電動汽車，正式進入汽車電氣化時代。2009-2015年，LG化學動力電池客戶包括通用汽車、福特、科勒萊斯、美國三大主流產車公司沃諾、順利拿下奧、順利

三是方形、圓柱形、軟包三大類電池總結。

圓柱形電池:優點是一致性好，生產效率高，單體成本低，但能量密度低，模塊需要更多的電池，成組后成本優勢減弱，使用壽命差，電池管理復雜；

方形電池:是國內主流的封裝形式，能量密度優于圓柱體。它的優點是對電池有很強的保護和高組裝效率。缺點是大電池對制造工藝挑戰很大；

軟包裝電池：造型設計靈活，單體能量密度高，包裝工藝長期可靠性具有挑戰性，鋁塑膜加工及使用成本高。

單體性能方面，1)能量密度:軟包>方形>圓柱體，主要考慮機械零件重量在質量上的比例，隨著電池尺寸的增大，差異變小；2)散熱能力:軟包、方形>圓柱體；圓柱體電池的散熱能力在系統層面，因為電池間隙較大，得到了改善；3)循環壽命:軟包>方形>圓柱體，圓柱體電解液量相對較少；4)安全:圓柱體>軟包>方形；此時，大圓柱體需要鍍鎳鋼，這里的安全是一個相對的概念。安全閾值的絕對值在電池熱失控的峰值能量下沒有明顯差異；5)充放電倍率。

在系統性能方面，1)成組效率:圓柱形、方形>軟包、圓柱形、方形、軟包模塊/系統成組效率分別為87%/65%、89%/70%、85%/60%；2)可靠性:方形>圓柱形>軟包；軟包邊漏液是市場失效的主要表現；3)生產效率:圓柱形>方形>軟包；4)一致性:圓柱形>方形>軟包；5)成本優勢:模塊和電池組成后，圓柱形成本優勢逐漸減弱。

在能量密度方面，軟包電池有優勢。在這個維度上，國內領先的軟包電池包括寧德時代、富能科技等。圓柱形電池強大，比克等。方形電池包括寧德時代和億威鋰能。在能量密度差距方面，國內外產品圓柱形和軟包電池較大，方形電池基本沒有差距。在這個維度上，國外第一梯隊大多是日韓企業，如LG化學、三星SDI、松下、遠景動力等。

在循環壽命方面，方形和軟包電池遠優于圓柱形電池。圓柱形電池的壽命可靠性低與內阻大、散熱能力弱有關。圓柱形卷繞電池在使用過程中的老化故障形式之一是卷繞極片翹曲。翹曲的來源可能是循環中各層電極的體積變化步伐不一致。高倍率下的翹曲現象可以在下圖的存儲、低倍率循環和高倍率循環后的電極形態對比中清晰可見。在卷繞中心的加銷軸可以在一定程度上抑制卷軸的變形，但引入銷軸會增加成本和重量。

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