方形锂电池和圆柱形锂电池有什么区别？

方形和圆柱形锂电池有什么区别？

锂离子电池（Li-ion）主要有三种类型：圆柱形、方形和软包形。在电动汽车行业，最有前景的发展围绕圆柱形和方形电池展开。虽然圆柱形电池形式近年来最受欢迎，但有几个因素表明方形电池可能会占据主导地位。

方形电池是化学成分封装在刚性外壳中的电池。它们的矩形形状允许多个电池有效地堆叠在电池模块中。方形电池有两种类型：外壳内的电极片（阳极、隔膜、阴极）要么堆叠，要么卷起并压平。对于相同的体积，堆叠的方形电池可以一次释放更多能量，提供更好的性能，而扁平方形电池包含更多能量，提供更高的耐用性，方形电池主要用于储能系统和电动汽车。它们的尺寸较大，不适合用于电动自行车和手机等小型设备。因此，它们更适合能源密集型应用。

圆柱形电池是封装在刚性圆柱形罐中的电池。圆柱形电池体积小且呈圆形，因此可以堆叠在各种尺寸的设备中。与其他电池形式不同，圆柱形电池的形状可以防止膨胀，膨胀是一种不良现象，会导致气体在电池外壳中积聚。圆柱形电池最初用于笔记本电脑，笔记本电脑包含三到九个电池。后来，当特斯拉将它们用于其首款电动汽车（Roadster 和 Model S）时，圆柱形电池开始流行起来，这些电动汽车包含 6,000 到 9,000 个电池。

圆柱形电池还用于电动自行车、医疗设备和卫星。由于其形状，它们在太空探索中也是不可或缺的；其他电池形式会因大气压而变形。例如，最后一辆火星探测车使用的是圆柱形电池。Formula E 高性能电动赛车使用的电池与探测车完全相同。

方形和圆柱形电池的主要区别：

1. 形状并不是区分方形和圆柱形电池的唯一因素。其他重要区别包括它们的大小、电气连接数量和功率输出。

2. 尺寸：方形电池比圆柱形电池大得多，因此每个电池包含的能量更多。粗略地讲，单个方形电池可以包含与 20 到 100 个圆柱形电池相同的能量。圆柱形电池的尺寸较小，这意味着它们可以用于需要较少功率的应用。因此，它们的应用范围更广。

3. 连接：由于方形电池比圆柱形电池大，因此需要更少的电池来获得相同的能量。这意味着对于相同的体积，使用方形电池的电池需要焊接的电气连接更少。这是方形电池的一大优势，因为制造缺陷的可能性较小。

4. 能量：圆柱形电池存储的能量可能比方形电池少，但它们的功率更大。这意味着圆柱形电池可以比方形电池更快地释放能量。原因是它们每安培小时 (Ah) 的连接数更多。因此，圆柱形电池是高性能应用的理想选择，而方形电池则是优化能源效率的理想选择。

5. 高性能电池应用的例子包括 Formula E 赛车和火星上的 Ingenuity 直升机。两者都需要在极端环境下具有极高的性能。

为什么方形电池可能会被取代

电动汽车行业正在快速发展，目前尚不清楚方形电池还是圆柱电池会占上风。目前，圆柱形电池在电动汽车行业更为普遍，但有理由认为方形电池将变得越来越受欢迎。首先，方形电池通过减少制造步骤提供了降低成本的机会。它们的格式使得制造更大的电池成为可能，从而减少了需要清洁和焊接的电气连接数量。

方形电池也是磷酸铁锂 (LFP) 化学的理想形式，LFP 是一种更便宜、更容易获得的材料混合物。与其他化学材料不同，LFP 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。

有强烈的信号表明 LFP 方形电池正在崛起。在亚洲，电动汽车制造商已经在使用 LiFePO4 电池，这是 LFP 电池的方形形式。特斯拉还表示，它已开始在其汽车的标准范围版本中使用中国制造的方形电池。

然而，LFP 化学具有重要的缺点。首先，它所含的能量比目前使用的其他化学物质要少，因此不能用于高性能车辆，例如一级方程式电动汽车。此外，电池管理系统 (BMS) 很难预测电池的充电水平。

储能系统中的方形电池

就电池组生产需求而言，储能系统 (ESS) 与电动汽车同样重要。ESS 已经在使用方形电池，他们可能会继续使用它们。与圆柱形电池相比，方形电池的循环寿命更长、危害更小、成本更低。

特斯拉的 4680 圆柱形电池可能是目前最值得关注的电池，因为它们采用台式电池设计、高能量密度和低制造成本。但最近，特斯拉已开始在其部分车型中使用它们。4680 圆柱形电池尚未被方形电池取代，但特斯拉的下一步行动将讲述未来的故事。他们会用 LFP 化学取代 4680 的镍钴铝氧化物 (NCA) 化学吗？如果是这样，他们会改用方形电池吗？这是这种化学的首选形式？随着全球原材料成本的上涨，这很有可能。