有人對比較成功的17款電動汽車做了統(tǒng)計，結果表明8款采用了方形卷繞式，7款采用了方形層疊式，2款采用了圓柱卷繞式。電動汽車在選擇電池構型上的分歧，實質(zhì)上也反映了這些構型各具優(yōu)、缺點。

圓柱卷繞式、方形層疊式和方形卷繞式是動力電池的三種重要構型。這里的圓柱卷繞式對應題干中的“柱狀電池”，方形層疊式對應題干中的“軟包”，方形卷繞式對應題干中的“方形”。有人對比較成功的17款電動汽車做了統(tǒng)計，結果表明8款采用了方形卷繞式，7款采用了方形層疊式，2款采用了圓柱卷繞式。電動汽車在選擇電池構型上的分歧，實質(zhì)上也反映了這些構型各具優(yōu)、缺點。1. 圓柱卷繞式

圓柱卷繞式是一種很古典的電池構型，在鎳氫、3C鋰離子c上得到了長期的應用，業(yè)界也積累了大量的生產(chǎn)設計經(jīng)驗。圓柱卷繞式的優(yōu)點包括生產(chǎn)效率高、一致性好等， 缺點包括圓柱外形導致的空間利用率低、徑向導熱差導致的溫度分布問題等。由于圓柱電池的徑向導熱性能不佳，電池的卷繞圈數(shù)不能太多（18650電池的卷繞圈數(shù)一般在20圈左右），因此單體容量較小，應用在電動汽車上時需要大量單體組成電池模組和電池包，連接損耗和管理復雜度都大大增加。

圓柱卷繞式電池的外形看上去雖然簡單，但是內(nèi)在設計并不簡單。好的電池設計是涉及電化學、熱、電、機械等諸多領域的復雜問題，對電池設計人員提出了很高的要求。我想舉兩個小例子。

例一：下圖是某款18650電池的內(nèi)部尺寸（單位: mm），正、負極展開后的長度相加有近1.5米，但用于引流的極耳寬度只有4 mm。電池設計人員需要慎重地選擇極耳（位置、個數(shù)等）、電極涂層的諸多參數(shù)，以期降低極板上的電流分布不均勻，同時降低電池內(nèi)部的溫度分布不均勻。

(Reference: Waldmann et al., JES 161 (10) A1742, 2014)

為了解決這個問題，一個簡單的辦法是在卷繞中心處加一個銷軸，抑制卷芯的形變，如下圖所示。

2. 方形層疊式

與卷繞式是由單片的正、負極片卷繞成形不同，層疊式電池是由多層極片層疊而成的。方形層疊式的優(yōu)點包括：1) 厚度?。ㄊ芟抻阡X塑膜的沖壓強度，一般不會超過1 cm），因此散熱性能很好；2) 極片多，每片極片均有凸緣與極耳焊接在一起，極板上的電流密度分布均勻性好；3） 薄片式，易于組成模塊和電池包，空間利用效率高；4）鋁塑膜包裝的重量輕，且抽真空后與電芯貼合緊密，有利于減少無效的重量和體積。

但是，這一構型的缺點包括：1) 鋁塑膜封裝的長期可靠性較難保證，如下圖所示：

(NASA, Li-ion Pouch Cell Designs:Performance and Issues for Crewed Vehicle Applications)

2) 電池體較軟，極片間的接觸阻抗可能會較大，需在模塊層次或電池組層次加以解決；3) 相比卷繞式電池，生產(chǎn)制作效率較低。3.方形卷繞式

方形卷繞式結合了方形層疊式的外觀特征（但往往厚度更大）和圓柱卷繞式的極板制作方法，具有空間利用率高、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點。但是，這一型電池的設計也是最為復雜的，需要考慮的設計變量非常多，還需要考慮殼體與電芯間的配合問題。綜上所述，為了比較各類構型的優(yōu)缺點，我們需要從熱、機械、可靠性等很多角度角度來分析電池設計的優(yōu)劣，而不止于傳統(tǒng)的電化學特性。這是電動汽車發(fā)展后給電池行業(yè)帶來的新挑戰(zhàn)和新機遇。