什么是圓柱電池

與軟包和方形鋰電池相比，18650圓柱形鋰電池，是商業(yè)化最早，生產(chǎn)自動(dòng)化程度最高，當(dāng)前成本最低的一種動(dòng)力電池。又有Tesla多年夾持，基本保持著與軟包和方形電池三分天下的局面。從特斯拉宣布Model3采用21700以后，圓柱電池家族也多出了一個(gè)明星成員。本文一起來看看圓柱電池相關(guān)的幾個(gè)技術(shù)點(diǎn)。下文中不特殊聲明的，圓柱電池就特指18650。

圓柱電池結(jié)構(gòu)

關(guān)注一下動(dòng)力電池就會(huì)發(fā)現(xiàn)，圓柱18560電池，是被研究的最多，技術(shù)討論最充分的電池品種。單體主要由正極，負(fù)極，隔膜，正極負(fù)極集電極，安全閥，過流保護(hù)裝置，絕緣件和殼體共同組成。殼體，早期鋼殼較多，當(dāng)前以鋁殼為主。

單體過流保護(hù)裝置，每個(gè)廠家的設(shè)計(jì)并不相同，根據(jù)對(duì)安全性要求的不同，價(jià)格要去不同，可以進(jìn)行定制。一般的安全裝置主要有PTC正溫度系數(shù)電阻和熔斷裝置兩大類。

PTC，當(dāng)出現(xiàn)過大電流，電阻發(fā)熱，溫度積累更促進(jìn)PTC阻值的上升，當(dāng)溫度超過一個(gè)閾值以后，陡然增大，相當(dāng)于把故障電芯從總體回路中隔離開來，避免進(jìn)一步熱失控的發(fā)生。

熔斷裝置，原理上就是一個(gè)熔絲，遇到過大電流，熔絲熔斷，回路被斷開。

兩種保護(hù)裝置的區(qū)別在于前者可恢復(fù)，后者的保護(hù)是一次性的，一旦故障發(fā)生，系統(tǒng)必須認(rèn)為更換問題電芯才能正常工作。

圓柱電芯特點(diǎn)

圓柱電芯，尤其18650，由于其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，也由于其型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)化，圓柱電芯生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，在3種主要電芯形式中為最高。這就使得高度一致性成為可能，成品率相應(yīng)得到提高。有數(shù)據(jù)顯示，三星、松下等國(guó)外主要廠家良品率可以達(dá)到98%，而我國(guó)廠商也可以超過90%。

優(yōu)點(diǎn)：

1)如前面所述，單體一致性較好;

2)單體自身力學(xué)性能好，與方形和軟包電池相比，封閉的圓柱體，近似尺寸下，可以獲得最高的彎曲強(qiáng)度;

3)技術(shù)成熟，成本低，但同時(shí)，成本優(yōu)化的空間也已經(jīng)消耗的差不多;

4)單體能量小，發(fā)生事故時(shí)，形式易于控制，但這一點(diǎn)也正在成為它被取代的理由(那句流行的話怎么講，成就你的也將毀滅你，殺不死你的也必將使你強(qiáng)大，物同此理啊)

缺點(diǎn)：

1)在電動(dòng)汽車這個(gè)語境中，電池系統(tǒng)的圓柱單體數(shù)量都很大，這就使得電池系統(tǒng)復(fù)雜度大增，無論機(jī)構(gòu)還是管理系統(tǒng)，相對(duì)于其他兩類電池，系統(tǒng)級(jí)別的成本圓柱電池偏高;

2)在溫度環(huán)境不均勻條件下，大量電芯特性異化的概率上升，當(dāng)然，特斯拉之所以在設(shè)計(jì)之初選擇18650，相信只是個(gè)無奈之選，因?yàn)?0年前，能夠大批量生產(chǎn)的合格動(dòng)力電池，只有圓柱電池。而電池的安全和熱管理需求，反而是它強(qiáng)大電控系統(tǒng)的研發(fā)動(dòng)力。

3)能量密度的上升空間已經(jīng)很小，2016年的新聞，超威把單體容量做到4050mAh，電芯比能量306Wh/kg，此后沒有看到更高的記錄。在既定空間內(nèi)，只有死磕材料，公認(rèn)是一條難走的路。