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棱柱形锂电池和圆柱形锂电池有什么区别?

2025-05-22

棱柱形电池是指化学组件封装在刚性外壳内的电池。其矩形形状使得多个电芯能够高效地堆叠在电池模块中。棱柱形电池有两种类型:外壳内的电极片(阳极、隔膜、阴极)可以是堆叠的,也可以是卷压后的。在相同体积下,堆叠式棱柱形电池一次可以释放更多能量,从而提供更好的性能;而扁平式棱柱形电池则包含更多能量,从而提供更高的耐久性。棱柱形电池主要用于…… 储能 系统和电动汽车。由于体积较大,它们不适用于电动自行车和手机等小型设备。因此,它们更适合高能耗应用。

圆柱形电池是指封装在刚性圆柱形外壳内的电池。圆柱形电池它们体积小巧,呈圆形,因此可以堆叠在各种尺寸的设备中。与其他电池形状不同,这种形状可以防止膨胀,避免气体在电池外壳内积聚这种不良现象。圆柱形电池最初用于笔记本电脑,每台笔记本电脑包含三到九个电芯。后来,特斯拉在其首款电动汽车(Roadster 和 Model S)中使用了圆柱形电池,每辆车包含 6000 到 9000 个电芯,圆柱形电池也因此迅速普及开来。

圆柱形电池也广泛应用于电动自行车、医疗设备和卫星。由于其独特的形状,它们在太空探索中也不可或缺;其他形状的电池会因大气压力而变形。例如,最后一辆火星探测车就使用圆柱形电池。高性能电动方程式赛车使用的电池也与火星探测车的电池完全相同。

方形和圆柱形电池.jpg

方形电池和圆柱形电池的主要区别:

  1. 形状并非区分方形电池和圆柱形电池的唯一因素。其他重要区别还包括它们的尺寸、电气连接数量和功率输出。
  2. 尺寸:方形电池方形电池比圆柱形电池大得多,因此每个电芯包含的能量也更多。为了更直观地说明这种差异,一个方形电池的能量相当于 20 到 100 个圆柱形电池。圆柱形电池体积较小,因此可以用于功率需求较低的应用,应用范围也更广。
  3. 连接方式:由于方形电池比圆柱形电池体积更大,因此达到相同能量所需的电池数量更少。这意味着,在相同体积下,使用方形电池的电池组需要焊接的电气连接更少。这是方形电池的一大优势,因为制造缺陷的几率更低。
  4. 能量:圆柱形电池的储能容量可能小于方形电池,但其功率更大。这意味着圆柱形电池的能量释放速度比方形电池更快。这是因为圆柱形电池每安时 (Ah) 的连接数更多。因此,圆柱形电池非常适合高性能应用,而方形电池则非常适合优化能量效率。
  5. 高性能电池的应用实例包括电动方程式赛车和火星上的“机智号”直升机。这两项应用都需要在极端环境下提供极高的性能。

 

为什么棱柱形细胞可能会被替换

电动汽车行业发展迅猛,目前尚不清楚棱柱形电池和圆柱形电池哪种会最终胜出。目前,圆柱形电池在电动汽车行业更为普遍,但有理由认为棱柱形电池将会越来越受欢迎。首先,棱柱形电池可以通过减少制造工序来降低成本。其独特的形状使其更易于制造。伙伴这样就可以制造更大的电池,从而减少需要清洁和焊接的电气连接数量。

棱柱形电池也是磷酸铁锂(LFP)电池的理想结构,磷酸铁锂是一种更便宜、更容易获取的材料混合物。与其他电池不同,磷酸铁锂电池使用的资源遍布全球。它们不需要镍和钴等稀有且昂贵的材料,而这些材料会推高其他类型电池的成本。

种种迹象表明,磷酸铁锂电池(LFP)的普及程度正在上升。在亚洲,电动汽车制造商已经开始使用磷酸铁锂电池(LiFePO4),这是一种方形的磷酸铁锂电池。特斯拉也表示,已开始在其标准续航版车型中使用中国制造的方形磷酸铁锂电池。

然而,磷酸铁锂电池(LFP)化学体系存在一些重要的缺陷。首先,它的能量密度低于目前使用的其他化学体系,因此无法用于F1电动赛车等高性能车辆。此外,电池管理系统(BMS)难以预测电池的电量。

储能系统中的棱柱形电池

储能系统储能系统(ESS)在电池组生产需求方面与电动汽车同等重要。储能系统目前已在使用方形电池,而且很可能会继续使用。与圆柱形电池相比,方形电池循环寿命更长、危险性更低、成本更低。

特斯拉的4680圆柱形电池凭借其台式电池设计、高能量密度和低制造成本,可能是目前最引人注目的电池。但最近,特斯拉已开始在其部分车型中使用这种电池。4680圆柱形电池尚未被棱柱形电池取代,但特斯拉的下一步举措将预示着未来的发展方向。他们会用磷酸铁锂电池(LFP)取代4680的镍钴铝氧化物(NCA)电池吗?如果会,他们会转向使用棱柱形电池吗?棱柱形电池是这种电池的首选形式。鉴于全球原材料成本不断上涨,这种可能性很大。