【天蓝智能冠名】雷洪钧博士观点：铝塑膜软包成为锂动力电池技术发展趋势是必然的
摘要：提高动力电池比能量依然是中国要克服发展电动汽车瓶颈的关键任务，软包是最直接的技术途径。
锂离子动力电池的外包装目前分为3种，一是圆形、二是方形、三是软包。所谓软包就是采用铝塑膜外软包。笔者咨询过动力电池的总工，动力电池外包装为什么分为三种不同的外包装？总工的回答是，各有各的用途。笔者对这个回答不太满意，进而对此进行了深究，有体会如下：
一、认识一下，不同电池芯外包装的外形及内部结构
1.圆形锂电池
有资料介绍说，最早的圆柱形锂电池是由日本SONY公司于1992年发明的18650锂电池（注：笔者知道，20世纪70年代，常用电筒的电池、收音机等家用电池也是圆形的，具体有1号、2号、5号、7号等不同规格）。18650锂电池是产品规格的代号，即18是电池直径（ｍｍ），650是电池长度（ｍｍ）。圆柱形锂电池有50多年的生产经验积累，圆柱型锂电池采用相当成熟的卷绕工艺，自动化程度高，产品品质稳定，成本相对较低，所以市场的普及率非常高。圆柱型锂电池有诸多型号，比如常见的14650、17490、18650、21700、26650等，其外形见图（1）。
（提示一下，电动汽车的电源是由几千个电芯组成，基本办法是先把N个电芯并联成模组，再由M个模组串联组成一个电池包，其次由电池包组成电池系统，即汽车动力电源。）
2.方形锂电池
普通电工所使用的万用表电池就是方形的。汽车续航里程与电池容量之间的矛盾日渐突显，国内动力电池厂商，多采用电池能量密度较高的铝壳方形电池。方形锂电池的结构较为简单，不像圆柱电池，要采用强度较高的不锈钢作为壳体还需要防爆安全阀等附件，整体重量要轻一些，相对能量密度较高。方型电池有卷绕和叠片两种不同的工艺。
3.软包装锂电池
软包装锂电池在业内也有称聚合物锂电池。其外形也基本类似于方型电池。目前市场上的软包电池多属于聚合物电池，聚合物锂电池已经多用于手机、平板等高端3C产品上。因为高分子电解质全凭人工合成，其制作工艺相似度很高。目前应用到汽车动力电池上，已经是基本趋势。特别在电动乘用车上应用比例相当高。电动客车目前还不能用软包装锂电池。专家的观点是，其安全性还达不到电动客车的安全技术标准要求，目前无法通过第三方权威检测机构的检测。
二、软包锂动力电池成为主流电池的基本理由
为什么有三种不同的外包装，这个问题上述动力电池厂家的总工已经回答了，外包装电池各有各的用途。这样的回答，有道理，但是基本是应付性的。笔者进行研究后，得出软包锂动力电池成为主流电池的基本理由如下：
1）过去的非智能手机基本是方形电池，目前的智能手机基本是软包锂动力电池。这个现象表明，软包一定是有市场优势的；
2）智能手机软包锂动力电池的安全性，可以说，得到了市场的验证，或者说，软包锂动力电池的安全性已经符合智能手机的有关标准，其安全性，技术上已经有了保障；
3）智能手机采用软包技术，主要原因有，智能手机功能多，智能手机比非智能手机要求的待机时间要长得多；
4）电动汽车的瓶颈是续航里程短，主要原因是动力电池比能量低。提高比能量，物理上的基本做法就是轻量化技术，而铝塑膜软包是最佳途径。 提高动力电池比能量依然是中国要克服发展电动汽车瓶颈的关键任务，软包是最直接的技术途径。
三、铝塑膜软包技术要推广应用起来的基本条件
1）必须发展三元锂离子电池（或者说聚合物电池），目前的磷酸铁锂（或锰酸锂）电池，技术或者工艺上，也可以采用铝塑膜软包技术，但是由于磷酸铁锂（或锰酸锂）的机理上提高其比能量空间已经不大。加上目前圆形（方形）包装技术已经比较成熟，工艺比较稳定，改变目前的包装技术，也不太容易。而铝塑膜软包技术与聚合物电池比较契合；
2）软包电池重量较同等容量的钢壳锂电池轻40%，较铝壳电池轻20%。但是目前国内铝塑膜基本靠进口，所以说，软包技术要推广的前提是铝塑膜生产要国产化。目前，新纶科技的常州工厂已经正式量产，其技术和设备都是日本的。
3）中国是铝资源大国，不缺铝材，不缺铝箔，但是缺铝塑膜生产设备和相关的配套材料，目前国内企业已经开始研发此类生产设备；
4）软包电池的形状，可根据客户的需求定制开发新的电芯型号。但是现有的软包电芯型号较少，当前无法满足市场需求。主要是缺有关方面的工程技术人员和开发设备。
四、研究结论
1）提高动力电池比能量依然是中国要克服发展电动汽车瓶颈的关键任务。如何提高电动汽车续航里程，除了整车厂改善汽车结构积极开展轻量化工作之外，最直接的效果是动力电池电芯的轻量化；
2）动力电池按外包装分，最早是圆形电池，后来发展为方形电池，可以理解是技术进步的结果。尽管不同电动汽车厂基于具体的产品，有的依然在坚持采用圆形电池，或者对方形电池进行规格上的改型。但是从技术进步的角度来思考，今天提倡推广应用铝塑膜软包，一定是技术进步的体现；
3）铝塑膜软包成为锂动力电池技术发展趋势是必然的。这个结论供目前在积极投产圆形、方形动力电池生产线的公司参考。动力电池生产线，自动化程度比较高，生产线的设备一旦已到位，再来进行工艺上的改进是十分困难的。
注：本文作者雷洪钧博士为扬子江汽车公司高级工程师，中科智能网联汽车科学院院长，中国新能源企业家俱乐部副秘书长。