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动力电池三种结构分析

中纳资本

2020-10-10

导读：根据不同的封装形式，电池被划分成了圆柱电池、方形电池和软包电池。

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2019年12月，工信部发布《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》征求意见稿，意见稿明确到2025年，新能源汽车新车销量占比达25%左右。2019年我国汽车销量2576.9万辆，其中新能源汽车销量120.6万辆，渗透率为4.7%，我们假定我国汽车销量以年复合2.0%的增速增长，则至2025年我国汽车销量为3228万辆，以新能源汽车渗透率为25%计，则新能源汽车销量为807万辆，年复合增速为30%。新能源汽车的产销量增长带动动力电池市场高速增长，且未来动力电池市场规模巨大。

而根据不同的封装形式，电池被划分成了圆柱电池、方形电池和软包电池。当下动力电池的形状，主要分为圆柱、方形、软包三种工艺路线。圆柱电池生产工艺成熟，生产效率以及一致性上具备优势，但因单体数量多导致成组效率上有劣势，特斯拉是使用圆柱动力电池的典型车企。方形电池在成组效率具备优势，定制化能力强，但因为紧密排布导致安全性上有先天劣势，国内的电池厂和车企目前大多采用方形电池。软包电池由于壳体由金属转为铝塑膜，电芯能量密度和安全性具备先天优势，但因为一致性和抗形变上具备劣势，最终成组效率偏低，海外的LG 是典型的软包动力电池龙头。

三种类型电池对比/资料来源：孚能科技招股说明书

圆柱电池：发展时间长，标准化程度高

圆柱电池的发展时间是最长的，技术也是最为成熟的，其标准化程度较高。早在1992年，日本SONY公司就研发出了18650电池。目前的圆柱形电池，可分为14650、18650、21700等型号。18650是目前市面上最为常见的电池型号，也是技术最为成熟的一种，而21700则是特斯拉近年来主推的新型电池，及特斯拉在2020年9月特斯拉电池日最新披露46800型号的圆柱电池。因为圆柱电池在封装时各个电芯间有较大的空间，所以此类电池在散热方面有很大的优势，所以部分搭载圆柱形电池的车辆采用了成本较低的风冷技术。特斯拉是使用圆柱形电池的典型车企。

另一方面，圆柱电池数量过多是其明显的劣势，新能源汽车动力电池需要将几千节圆柱电池放在一起，这对于车辆的电池管理系统也提出了更高的要求。除此之外，由于圆柱电池在组合成电池组时需采用钢壳，所以其重量相对较高，理论上圆柱电池的能量密度要比其他两种电池更低。另外圆柱形电池的电池组大多也只能采用矩形布局，并安装在车辆的下方，方案比较单一。

方形电池：可塑性强，标准化程度低

方形电池在成组效率具备优势，定制化能力强，但因为紧密排布导致安全性上有先天劣势。国内的电池厂和车企目前大多采用方形电池，因为方形电池的结构较为简单，生产工艺不复杂，而且因为方形电池不像圆柱电池那样采用强度较高的不锈钢作为壳体，所以方形电池的能量密度理论上比圆柱电池的能量密度要更高。

虽然方形电池的可塑性会更强一些，可以根据搭载产品的具体需求而进行定制化的设计。不过这也导致了大小不一，目前无论制造工艺或者应用标准，并没有圆柱形电池那样清晰的标准划分。所以导致了方形电池的生产工艺很难统一，其标准化程度较低。蔚来的ES6、ES8，帝豪EV等车型都使用方形电池。动力电池企业宁德时代是方形电池龙头。

2019年各类电池装机量/资料来源：西部证券研报

软包电池：重量更轻，单体能量密度更高

软包电池是目前应用在电动车上最少的一种电池形式，软包电池在电动乘用车的市占率维持在10%左右，但我们身边手机的电池绝大部分均为软包电池。

软包电池跟其余两种电池形式最大的区别就在于，外壳采用的是铝塑膜材质。相较于其他两种来说，电池本身的重量更轻。在同等容量下，软包电池的重量要轻20%，容量要比方形硬壳电池高50%。所以，软包电池的理论能量密度要更高于方形电池和圆柱电池。但软包电池系统成组效率偏低，软包电池的系统成组效率约60-65%，方形和圆柱电池的系统成组效率约为65%-70%。

另一方面，软包电池在国内制造工艺相对其他两种成熟度较低，主要的技术在日韩企业手中，且软包电池所需的铝塑膜外壳生产技术复杂，目前基本依靠进口，采购成本较高。综上因素，软包电池目前在国内动力电池领域未普及。

目前的新能源车市场中，圆柱、方形、软包三种电池均有车型搭载，国内市场目前以方形电池为主，未来特斯拉上海工厂的放量及软包电池组成效率技术改进等，圆柱形电池和软包电池的市场容量也会持续上升。

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