世界动态:燃擎公开课：电芯封装很多门道，立式和卧式布局更是区别很大

动力电池作为新能源车的动力来源，在大家购车的过程中一直是备受关注的重点。而在大家的普遍认知里，关心动力电池只需要关注电池的种类即可，其实在电池包内，还有着更为基本的单元——电芯。

(资料图片)

电芯是指单个含有正、负极的电化学电芯，一般不直接使用，是动力电池的最小单位，也是电能的存储单元。区别于电池含有保护电路和外壳，可以直接使用。

目前主流的电芯封装方式主要有方形电芯、软包电芯和圆柱形电芯三种，其中方形电芯和圆柱形电芯又统称为硬壳电芯。

硬壳封装的优点主要是成组结构相对简单，散热较好，但是单体电芯能量密度没有软包高。软包的优点则是电芯能量密度高，但因为机械强度差，成组结构复杂，散热设计不易，且不好设计防爆装置。

圆柱形电芯通常将正负极与隔膜卷绕到负极柱上，以钢壳或铝壳进行封装，之后注入电解液，再封口。

圆柱形电芯拥有着最悠久的商业化历史和最大规模的商业运用，可以说各个领域都能见到它们的身影。因此工艺成熟，良品率和一致性高。

目前圆柱形电芯主要以磷酸铁锂为主导，其容量高、输出电压高且稳定、充放电循环安全性能优异且能大电流量放电。

此外，得益于圆柱形电芯本身的外形优势，其也拥有着更好的内压承受力。

最后，因为每一个电芯的体积小，所以电池组的散热面积大，成组后拥有着优良的散热性能。

但是圆柱形电芯的缺点也是因为电芯小，所以成组的工艺复杂，相对的系统能量密度较之另外两种电芯类型就要低一些。

而且，较小的电芯体积也反映到最终的电池包组装上。动辄一个电池包就是几千个电芯，这几千个电芯密密麻麻摆放在一起组成的方阵，势必会产生较大的空隙，极大的降低了空间利用率。

硬壳电芯的另外一种类型，方形电芯也是很常用的。得益于其各方面均衡的性能，方形电芯也有着“六边形战士”之称。

方形电芯通常采用钢壳或铝壳作为壳体，具有散热性好，封装可靠度高，循环寿命长等优点。

而且，在成组效率上，方形电芯有着天然的优势。方形电芯本身方方正正的外形，使得每一块电芯能够紧密排列，有效提高了电池包的空间利用率，因此能量密度也更高，结构紧凑，不易受外力的破坏。

此外方形电芯的外壳可以根据车型的需求实现定制化设计，具有很高的灵活性，因此在目前的新能源车市场上得到了广泛的应用。不过这也导致了方形电芯的型号众多，无论是制造工艺还是应用标准，并没有像圆柱形电芯那样形成明确的标准划分。

最后，让我们聚焦到软包电芯。软包电芯的基本结构与圆柱形和方形电芯类似，只是软包电芯的外壳是铝塑膜且没有顶盖。但是，由于我国在动力领域铝塑膜国产化率较低，所以成本较高。

此外，软包电芯还存在一致性差、标准化程度低、生产效率低、成组效率低、容易漏液和壳体机械强度低等缺点。因此软包电芯在国内也很少作为汽车的动力电池，而是主要应用在3C数码上。

当然软包电芯能在市场上存在，肯定有其特有的优点。

首先便是软包电芯的尺寸和体积灵活多变，可根据不同车型空间、底盘需求进行定制，为未来纯电动汽车整车布局和结构设计提供了方便。

此外软包电芯安全性好。由于软包电芯在结构上采用铝塑膜包装，发生安全问题时，软包电芯一般只会鼓气裂开，而不像钢壳或铝壳电芯那样会发生爆炸。

总之，系统性能与单体性能是不完全一致的，需要具体应用到车型上才能够给出最为客观的评价。

讲解完我们的电芯封装方式，下面我们再来了解一下关于电芯的另一重要内容——电芯的布局。

目前电芯的布局方式主要分为立式和卧式两种。电芯立式布局主要应用在圆柱形电芯的电池包上。而卧式布局则在方形电芯的电池包上应用更广。

由于圆柱形电芯自身形状的原因，如果将圆柱形电芯放倒，不仅要考虑电芯之间的固定问题，还要考虑对电池包外壳的加固。这无疑是一个得不偿失，赔本的买卖。因此圆柱形电芯多采用立式布局。

但立式电芯布局也有自身的劣势。该种布局方式是将电芯放置在刚性框架的电池包里，随着电芯的老化膨胀，受力条件将会急剧恶化，电芯只能在有限的空间内承担更大的压紧力。

而与目前市场上使用的立式电芯布局不同，卧式电芯在结构方面采用的是“躺式”结构。这种布局的电池内电解液不易流出，而且电极板与电解液可以更充分的接触，延长了电芯的寿命。

但卧式电芯在研发方面也有一个巨大的难题。电芯之间会有结构胶起到减震缓冲的作用。但结构胶会随着电芯膨胀以及压板的相应变形，面临苛刻的受力工况，同时需要匹配电芯超长的生命周期，这对结构胶的性能提出了巨大的挑战。

从数据上看，在动力电池的装机量中，方形电芯才是毫无疑问的“霸主”。虽然说圆柱形和软包电芯均有车型搭载，并且不同的封装形式并没有好坏之分，但是方形电芯的地位，短时间内是不可撼动的。而至于两种电芯布局形式，卧式布局随着方形电芯的强力表现，在目前的市场上显然更受欢迎。

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