中国储能网讯：锂离子电池商业化以来，业界对锂电池的三种封装路线：方形、软包和圆柱，孰优孰劣的争论从未停止。这三种电池中，有绝对的赢家吗？

从全球市场和技术特征来看，下一代动力电池商业化之前，方形、软包和圆柱电池将并存于电动汽车市场。全固态电池技术成熟后，软包电池的优势会进一步显现，不过，这将是一段漫长的过程。

观市场：方形势强，圆柱紧随软包

目前，市场上的锂离子动力电池按照外形，或者封装方式可以分为方形、软包、圆柱三种。

从左至右依次是圆柱电池、方形电池和软包电池

在汽车生产商和电池制造商的长期磨合中（也可能是车厂自己造电池），不少企业都形成了自己比较擅长的电池封装路线，下表列出了全球主要新能源汽车车型应用的电池类型。

来源：《电动汽车观察家》整理

从全球范围来看，搭载方形电池的车型多于软包电池，圆柱电池应用的数量最少。方形电池覆盖了中、日、韩电池企业，软包电池以中、韩电池生厂商为主，圆柱电池供应商绝大多数是中、日企业。

麦肯锡：方形/软包/圆柱没有绝对赢家

市场占有率高低能代表三种不同封装方式的优势大小吗？麦肯锡公司一项调查得出的答案是，不能。

2017年10月，麦肯锡和美国汽车评估公司A2Mac1将十款主流电动汽车拆解，并对电池等核心零部件做了评估，十款车型涵盖了方形、软包和圆柱三种电池。

调查车型包括：2011版日产聆风、2013版大众e-up!、2013版特斯拉Model S、2014版雪佛兰Spark、2014版宝马i3、2015版大众e-Golf、2015版比亚迪e6、2017版日产聆风、2017版雪佛兰Bolt和 2017版欧宝Ampera-e。

麦肯锡指出，三种形状电池的优点和缺点都很显著，就不同电池对电动车性能的影响而言，没有绝对赢家。相比电池封装方式，是否是正向研发对电动车的程价比影响更大。

不同电动车程价比水平，来源：麦肯锡

调查结果显示，在十款车型中，圆柱电池的电芯能量密度最高，接近245瓦时/公斤，紧随其后的是195瓦时/公斤的软包电池和160瓦时/公斤的方形电池。系统能量密度方面，三种电池的差距不大，圆柱、软包和方形电池分别为132瓦时/公斤、138瓦时/公斤和104瓦时/公斤。

另外，从 2011 年到 2018 年的七年间，这三种封装方式的电芯能量密度均实现了30%以上的增长。

那么，既然三种封装方式并没有明显的优劣之分，为何市场占有比例会有较大差别？

一位电池企业技术负责人表示，选择哪种电池，主要原因是企业对电池综合性能的平衡和车型设计偏好不同。综合性能包括：能量密度、安全系数、生产效率、寿命长短、生产成本、充放电倍率、产品一致性和工艺难度等，它们密切相关，又相互牵制。

用以上技术负责人的话来说，控制这些性能“就像用一只手抓着一个已经很大的气球，任何一根手指用力过度，气球的另一端都可能因承受不住压力爆掉”。所有企业都要在这几项性能间寻得平衡——而这并非易事。

能量密度越高，软包优势越大

不同于主要使用不锈钢外壳或铝制外壳的方形电池和圆柱电池，软包电池多使用更轻更薄的铝塑膜，重量轻，能量密度大。

不过，上述技术负责人指出，由于单体没有金属外壳，软包电池的高能量密度，主要体现在电芯上，但单体的壳的重量其实转嫁到了模块上，到最终产品的电池包，软包电池的能量密度优势不一定能体现出来。

在一位动力电池技术专家看来，软包电池的能量密度优势，主要体现在做到300瓦时/公斤的水平时。他认为，圆柱和方形电池要做到230-240瓦时/公斤都没有问题，软包的能量密度会稍微高一些；但能量密度继续提升时，软包电池的优势就更加明显了。

同等情况下，方形电池的能量密度普遍比软包电池低20-30瓦时/公斤，如果软包达到300瓦时/公斤，方形只能达到270瓦时/公斤左右。因此，企业在实验室中开发高能量密度产品时，软包成为主流的选择。

为什么能量密度越高，软包的优势越突出？

上述专家表示，对企业而言，除了提高能量密度，还必须考虑循环、安全和生产效率等因素。由于软包的铝塑膜外包装很轻，70-80安时的电芯就能做到300瓦时/公斤的能量密度，方形电池受限于外包装重量大，能量密度要做到300瓦时/公斤，电芯容量就会达到200安时左右，这样一来，技术难度加大了，生产效率降低了，劣势比较明显。

PNNL研发的300瓦时/公斤的软包电池

PNNL研发的300瓦时/公斤的软包电池构成

2018年6月，美国太平洋西北国家实验室（PNNL)发布报告称，该实验室与布鲁克海文国家实验室(BNL) 、斯坦福直线加速器中心(SLAC)、斯坦福大学、通用汽车和纳维塔斯系统公司(Navitas Systems)等已经合作开发出能量密度大于300瓦时/公斤的锂金属软包电池，并且实现了100次以上的稳定循环。

未来，这些机构还计划开发能量密度达到500瓦时/公斤的软包电池。

软包最安全？相对的

安全系数较高也是软包电池的一项优势。

上述技术专家指出，由于外包装采用的多是铝塑膜，一旦内部出现问题，软包电池就会出现鼓胀，从电池表面最薄弱的部位鼓开，但不会发生爆炸。通常，电池单体越大，安全越难保证，尤其是方形电池的安全系数比软包电池和圆柱电池都要低。

发生鼓胀的软包电池

但软包电池的安全性是相对的。上述技术负责人认为，虽然软包电池不易发生爆炸，但在能量密度比较高时，燃烧也会十分迅速、剧烈。相比之下，圆柱电池的安全性可能更胜一筹，最典型的例子就是特斯拉选用的18650圆柱电池。

特斯拉的18650圆柱电池

特斯拉Model S 的电池包由7000多枚18650圆柱电池组成，每个电池单体整齐地封装在金属槽中，这种布置最大限度地减少了由机械振动、热循环和充放电导致的单体破损。

特斯拉Model S的电池包

由于电池单体体积小，能量也小，每个单体之间还留有空隙，散热性较好。如果要求单体的问题不会对整个系统造成损害，目前来看，圆柱是唯一的方案。从系统角度来讲，圆柱电池的安全系数大于软包电池，软包大于方形。

当然，由于电池单体容量较小，要达到一定的动力性能，电池的总量必然巨大，这就对电池系统的连接和热管理技术提出了极高要求。因此，圆柱电池路线让不少车企望而却步。

宝马集团主管技术及研发的傅乐希(Klaus Fr?hlich)明确表示，方形电池结构紧凑，而且不容易受外力损坏，是宝马选择方形电池的主要原因，未来也可能选择软包电池，圆柱电池则不在宝马的选择范围之内，因为电池冷却和成组的挑战更大，“如果圆柱电池要达到与软包和方形同样的能量密度，必须有更激进的电池材料方案，有多方面的风险。”

目前，宝马i3、宝马i8、宝马X5插混版、宝马X6插混版和宝马Active混动版搭载的都是三星SDI供应的方形电池。

硬币的两面：灵活度OR生产效率

设计灵活，是方形电池和软包电池共有的优势。尤其是软包电池，理论上可以做成任意形状。硬币的另一面，是标准化程度和生产效率低，以及随之而来的生产工艺复杂，生产成本高和品控不佳问题。

曾经风光无限的菲斯科卡玛电动车走向没落，直接原因就是电池产品质量不过关。

A123 System的电池产品

2011年7月，菲斯科卡玛正式上市，由于其电池供应商A123 System生产的方形电池存在缺陷，仅仅5个月后，菲斯科被迫召回239辆卡玛。2012年10月，A123 System宣布破产，直接导致卡玛停产，第二款车型开发中断。

遭遇类似问题的还有三菱欧蓝德。

2013年3月，三菱欧蓝德插混版在日本上市，4个月后，车辆搭载的电池出现融化现象，三菱汽车随即召回全部欧蓝德插混版。存在缺陷的方形电池来自三菱汽车、三菱商事与GS汤浅合资成立的LEJ