^ 圆柱电池的成长之路

圆柱电池（cyclinder cell），顺便科普一下其他电池的称呼，业内称方形电池为prismatic cell，软包电池为pouch cell，相比很多人接触圆柱电池这一概念，脑海里最多的就是小时候家里手电筒里使用的，亦或是遥控器里使用的圆柱电池，而我们今天要说的则是动力锂离子电池。哈，你脑海里肯定有冒出了18650圆柱电池，特斯拉搭载的松下圆柱电池，某某电动汽车失火，某公司推出了300wh/kg的21700圆柱电池等......

常见的圆柱动力锂离子电池有三种，如下图所示：

 

分别是三种规格，18650,、21700、32131,就拿18650电池来说，18是他的底部圆的直径18mm，650指的是电池的高65mm，21700和32131同理。前几年，主流的是18650圆柱电池，主要结构如下：

 

 

圆柱18560电池单体主要由正极，负极，隔膜，正极负极集电极，安全阀，过流保护装置，绝缘件和壳体共同组成。壳体，早期钢壳较多，当前以铝壳为主。单体过流保护装置，每个厂家的设计并不相同，根据对安全性要求的不同，价格也不尽相同。一般的安全装置主要有PTC正温度系数电阻和熔断装置两大类。PTC，当出现过大电流，电阻发热，温度积累促使PTC阻值的上升，当温度超过一个阈值以后，陡然增大，相当于把故障电芯从总体回路中隔离开来，避免进一步热失控的发生。熔断装置，原理上就是一个熔丝，遇到过大电流，熔丝熔断，回路被断开。两种保护装置的区别在于前者可恢复，后者的保护是一次性的，一旦故障发生，需更换电芯。

 

 

18650圆柱电芯，由于其自身结构特点及型号的标准化，使得生产的自动化水平在3种主要电芯形式中为最高。这就使得高度一致性成为可能，成品率相应得到提高，日韩企业一般在98%以上，国内也达到90%以上。

18650圆柱电池发展到今天，也存在着他的优缺点。

18650圆柱电池优点：
1）如前面所述，单体一致性较好；
2）单体自身力学性能好，与方形和软包电池相比，封闭的圆柱体，近似尺寸下，可以获得最高的弯曲强度；
3）技术成熟，成本低，但同时，成本优化的空间也已经消耗的差不多；
4）单体能量小，发生事故时，形式易于控制，但这一点也正在成为它被取代的理由。
18650圆柱电池缺点：
1）在电动汽车这个语境中，电池系统的圆柱单体数量都很大，这就使得电池系统复杂度大增，无论机构还是管理系统，相对于其他两类电池，系统级别的成本圆柱电池偏高；
2）在温度环境不均匀条件下，大量电芯特性异化的概率上升，当然，特斯拉之所以在设计之初选择18650，相信只是个无奈之选，因为10年前，能够大批量生产的合格动力电池，只有圆柱电池。而电池的安全和热管理需求，反而是它强大电控系统的研发动力。
3）能量密度的上升空间已经很小，2016年的新闻，超威把单体容量做到4050mAh，电芯比能量306Wh/kg，此后没有看到更高的记录。在既定空间内，只有死磕材料，公认是一条难走的路。