前言
近年來，國內政策和市場對於動力電池能量密度、輕量化等多方面性能提出更高要求，方形和軟包動力電池的市場佔比不斷攀升，圓柱動力電池的市場空間遭到擠壓。面對軟包、方形電池攻城略地，動力型18650圓柱電池廠商壓力與日俱增。
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遠東福斯特投18.1億擴建方形產能
6月21日，智慧能源(600869)發佈公告稱，擬本次非公開發行預計募集資金總額不超過 346,467.32萬元(含發行費用)，扣除發行費用後的募集資金淨額擬用於如下具體投資項目：
調研數據顯示，遠東福斯特動力電池廣泛應用於新能源乘用車、物流車以及儲能領域，是國內三元18650型鋰電池的領軍企業，居2017年新能源乘用車電池裝機量全國第六位。公司已和江鈴、眾泰、陝汽通家等國內主流新能源智能汽車企業形成配套合作關係，並持續拓展戰略客戶如華晨、奇瑞、東風等，市場佔比不斷提升。
作為國內知名圓柱電池企業，遠東福斯特本次鉅額投資擴建的是方形電池產能，這一點引發業內人士的特別關注。對此，智慧能源在公告中也解釋了原因：“方形電池降成本潛力大，利於公司搶佔市場高點。”
智慧能源表示，在目前技術水平下，方形電池有很大的潛力去降低鋰離子電池的成本。影響鋰離子電池成本的因素主要包含材料、設備、輔助設備、維護、人力、能源等，電極的厚度和電池的尺寸對電池的成本影響最為明顯，提高電極的厚度或增大電池的尺寸均能顯著降低電池成本，因此未來電芯封裝環節成本快速下降的機會很可能會出現在方形領域。
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圓柱電池國際巨頭松下拓展技術路線——卡位方形電池
去年4月，松下在華首家動力電池工廠——大連工廠宣佈投產，該工廠主要生產電動車和插入式混合動力車使用的方形電池，預計項目達產後年產能可滿足20萬輛電動汽車的電池需求。
隨後不久，松下又公開宣佈將投資1000億日元，在擁有純電動車用鋰離子電池生產基地的日本、中國、美國同時增產。其中，松下明確提出，在中國市場，將在大連原有工廠的基礎上，規劃建設第二棟廠房，該擴建項目投資額約數百億日元，預計第二棟廠房建成後，大連工廠整體產能將實現翻番。近日在剛剛結束的CES展上，松下總裁津賀一宏公開表示，松下正在考慮在華籌建新工廠，目的在於為特斯拉生產配套電池，合作形式將與兩者在內華達州的超級電池工廠類似。
松下大連工廠
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目前做方形電池的主要廠家名錄
數據來源：（電池中國）動力電池應用分會研究部整理
國外的主要廠家三星SDI，正極材料主要採用NCA和NCM，方形鋁殼。著名案例寶馬i3。三星官網顯示的方形電池單體。產品包括高能量的BEV(純電動)60Ah、94Ah電池； PHEV(插電式混合電動車)26Ah、37Ah電池(26Ah會逐漸被37Ah取代)；HEV(混合電動車)5.2Ah、5.9Ah電池；高功率電池(4.0Ah、11Ah)，共4個系列。
04
為什麼是方形電池
方形電池把容量做大，相對圓柱電芯要容易，在提升容量的過程中，受到的限制比較少。
方形電池基本結構
如上面爆炸圖所示，一個典型的方形鋰電池，主要組成部件包括：頂蓋，殼體，正極板、負極板、隔膜組成的疊片或者卷繞，絕緣件，安全組件等。其中，紅圈中的兩個是安全結構，NSD針刺安全裝置；OSD過充保護裝置。
針刺安全保護裝置(NSD，Nail Safety Device)。這是在卷芯的最外面加上了金屬層，例如銅薄片。當針刺發生時，在針刺位置產生的局部大電流通過大面積的銅薄片迅速把單位面積的電流降低，這樣可以防止針刺位置局部過熱，緩減電池熱失控發生。
過充安全保護裝置(OSD，Overcharge Safety Device)，目前這個安全設計在很多電池上都能看到。一般是一個金屬薄片，配合fuse使用，fuse可以設計到正極集流體上，過充時電池內部產生的壓力使得OSD觸發內部短路，產生瞬間大電流，從而使Fuse熔斷，從而切斷電池內部電流回路。
殼體一般為鋼殼或者鋁殼，隨著市場對能量密度的追求的驅動以及生產工藝的進步，鋁殼逐漸成為主流。
方形電池特點
方形電池是國內較早推廣的一種動力電池形式。2016年數據顯示，國內圓柱、軟包、方形鋰電池產量分別為13.92GWh、21.64GWH、28.14GWh，佔比分別為21.85%、33.97%、44.17%。方形電池重新獲得了市場的重視。
優點，方形電池封裝可靠度高；系統能量效率高；相對重量輕，能量密度較高；結構較為簡單，擴容相對方便，是當前通過提高單體容量來提高能量密度的重要選項；單體容量大，則系統構成相對簡單，使得對單體的逐一監控成為可能；系統簡單帶來的另外一個好處是穩定性相對好。
缺點，由於方形鋰電池可以根據產品的尺寸進行定製化生產，所以市場上有成千上萬種型號，而正因為型號太多，工藝很難統一；生產自動化水平不高，單體差異性較大，在大規模應用中，存在系統壽命遠低於單體壽命的問題。
說到這裡，不能不提一下2017年7月頒佈，今年2月正式實施的國家推薦標準《GB/T 34013-2017 電動汽車用動力蓄電池產品規格尺寸》，其中針對方形電池，給出了8個系列的尺寸，如下圖和下表所示。
典型方形電池模組
下圖是三菱2011年的i-MiEV電池模塊， PCB板採集cell的電壓、溫度，兩端通過螺栓緊固。cell之間是最常見的busbar和螺栓連接方式。
接下來是2012MY豐田普瑞斯PHEV電池模塊，採用線束（現在來看這種線束的採集方式，感覺在有些場合下是十分麻煩的，存在隱患）來採集cell信息，也是採用螺栓的連接方式，不過增加了橙色的部分進行保護。
下面是2014MY大眾捷達HEV的電池模塊，通過側面的兩根壓條來緊固模塊，端板外側加上塑料蓋板進行絕緣。
大眾eGolf2015MY電池模塊，端板的設計的功能比較豐富，減重的同時滿足了結構強度需求，還達到了組裝時的需求，採用PCB板採集cell信息，模塊兩端只需要留出低壓接頭（現在採用這種方式的模塊越來越多了）。
下圖是奧迪2014年的一個PHEV2的模塊設計概念圖，匹配液冷板的設計，從爆炸圖可以看到上面看不到的一些內部結構。
寶馬i3，使用三星SDI方形電芯。電池包共有8個模組組成，每個模組有12個電芯串聯，共計96個電芯串聯，183km續航版本使用94Ah電芯，如下圖所示。（說明一下，下圖不是現在傳說中的那個最新版，網上流傳的視頻顯示最新版的pack箱體已經與前面版本不同。）鋁焊接模組殼體，四角有安裝過孔固定到pack箱體內，結構簡單，有利於實現自動化製造。
05
結語
借用網友的原話“目前18650的出路只有兩條，一是趁早做軟包、方形；二是趁早做21700。” 鉛華褪盡留本色，大浪淘沙始見金。鋰電行業的騰飛，帶動更多的企業參與其中。憑藉自身的優勢進入陌生的領域，是膽量；能抓住機遇，迎接挑戰，是魄力；能經得起時間的證明最終成功淘金的，才是真本色。
綜合自網絡
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