鋰電池有多種形式，其中方形和軟包設計是兩種主要類型。方形鋰電池採用堅固的長方形外殼，經久耐用且冷卻效率高。相較之下，軟包電池採用靈活輕巧的設計，可在緊湊空間內最大限度地提高能量密度。
了解這些電池之間的關鍵差異對於電池組設計和工業應用至關重要。市場也體現了這一重要性，鋰電池產業預計將從 17.14 年的 2024 億美元成長到 124.84 年的 2034 億美元，複合年增長率達 21.96%。選擇合適的電池類型可確保在以下行業中實現最佳性能、成本效益和可靠性： 醫療設備 以及 機器人.
關鍵要點
方形鋰電池性能強勁，儲能能力強，廣泛應用於醫療設備和儲能係統。
軟包鋰電池輕巧易彎曲，非常適合電子設備和醫療工具。
選擇電池時，請考慮空間、能源需求和安全性。
第一部分：方形鋰電池和軟包鋰電池概述
1.1 什麼是方形鋰電池？
方形鋰電池是一種具有堅固矩形外殼的鋰離子電池。這種設計可以有效利用空間，非常適合需要緊湊耐用儲能解決方案的應用。電芯以層壓或捲繞方式封裝在堅硬的外殼內，以確保結構完整性和更佳的熱管理。方形電池因其高可靠性和高能源效率而常用於電動車 (EV)、工業設備和儲能係統。
方面 | 信息 |
|---|---|
生產數據（2016年） | 圓柱形：13.92GWh，聚合物：21.64GWh，方形：28.14GWh（市佔率44.17%） |
優點 | 可靠性高、能源效率高、重量輕、能量密度高、結構簡單 |
缺點 | 客製化導致車型繁多，生產自動化程度低，系統壽命短 |
標準參考 | GB/T 34013-2017 電動汽車用動力蓄電池產品規格與尺寸 |
1.2 什麼是軟包電池？
軟包電池，也稱為鋰聚合物 (LiPo) 電池，採用柔性聚合物外殼而非剛性外殼。這種設計最大限度地提高了能量密度並減輕了重量，比傳統鋰電池輕 40%。軟包電池適應性強，製造商可以根據特定應用自訂其尺寸和形狀。由於其輕巧緊湊的設計，這類電池廣泛應用於消費性電子產品、機器人和醫療設備。
參數 | 值/描述 |
|---|---|
包裝效率 | 90% 至 95%，是電池組中最高的 |
重量比較 | 比同等容量殼牌鋰電池輕40% |
比鋁殼鋰電池輕20% | |
設計靈活性 | 尺寸可任意，形狀可更薄 |
能量密度 | 比其他形狀的細胞更大 |
第二部分：了解方形電池和軟包電池之間的主要差異
2.1 結構設計與製造
方形電池:
採用剛性鋁或鋼外殼，形成矩形結構。這種設計有利於模組堆疊，並提供機械穩定性，適用於醫療設備、機器人等大型設備。
生產涉及雷射焊接和標準化工藝，在自動化效率和適度客製化之間取得平衡。
袋裝電池:
採用柔性鋁塑複合膜，實現輕薄設計。其柔軟的包裝設計使其造型靈活，能夠優化智慧型手機或手持式測量設備等輕薄設備的空間。
製造過程中需要精確密封以防止電解質洩漏，與方形電池相比，這增加了複雜性和成本。
2.2 能量密度和性能
能量密度:
由於外殼重量輕且空間利用率高，軟包電池通常能夠實現更高的體積能量密度。例如，日產聆風的軟包電池能量密度從157瓦時/公斤（LMO）提升至174瓦時/公斤（NCM）。
方形電池雖然在能量密度方面略有落後，但正在透過通用汽車的「倒 U 形」設計等創新迎頭趕上，這種設計增強了冷卻效果並允許緊湊包裝，有可能提高能量密度。
熱管理:
方形電池得益於其剛性結構，可簡化冷卻系統的整合。改良方形設計可將冷卻系統體積減少 50%，進而提升熱性能。
袋式電池在熱濫用期間會產生較低的內部壓力，但需要先進的熱管理來減輕膨脹和局部過熱。
2.3 安全與故障模式
故障機制:
棱柱：在熱失控條件下，方形電池單元會表現出較高的內部壓力（例如，5577 N 的膨脹力）和溫度（121°C），導致劇烈洩壓或爆炸的風險。然而，剛性外殼可以延緩熱失控的蔓延。
袋：由於氣體積聚，膨脹（「妊娠」）很常見，但柔軟的包裝可以緩慢釋放壓力，從而降低爆炸風險。然而，軟包電池在極端條件下仍可能燃燒。
預警訊號:
分析 熱濫用條件下方形和軟套件 LiFePO4 電池的多維訊號演變，對於這兩種類型，異常膨脹力（≥5 N/s）是最早的熱失控指標，可提供約80秒的警告預防。
第 3 部分：電池組設計的挑戰與考量因素
3.1 方形鋰電池面臨的挑戰
方形鋰電池在電池組設計過程中面臨許多挑戰。其剛性結構雖然有利於提高耐用性，但在緊湊型應用上卻會限制靈活性。熱失控仍然是一個值得關注的問題，尤其是在電動車或儲能等高能量系統中。這種現象可能導致過熱、起火甚至爆炸。製造缺陷（例如污染）可能導致內部短路，進一步增加電池組故障的風險。 熱失控儘管存在這些問題，但與全球生產的大量電池相比，鋰離子電池的實際故障率仍然較低。
另一個挑戰在於方形電池的客製化。每種型號通常都需要獨特的規格，這使得量產變得複雜，並增加了成本。此外，方形電池製造過程中自動化程度較低，可能導致品質不穩定，影響其在基礎設施或工業系統等關鍵應用中的可靠性。
3.2 軟包鋰電池面臨的挑戰
軟包電池雖然擁有輕巧靈活等優勢，但也面臨獨特的挑戰。其柔軟的外殼使其更容易受到物理損壞，例如在壓力下被刺穿或膨脹。這種脆弱性可能會危及安全性，尤其是在機器人或醫療設備等高要求應用中。尤其是膨脹，隨著時間的推移，可能會導致性能下降或設備故障。
熱管理是另一個關鍵問題。軟包電池缺乏方形電池的結構剛性，散熱效率較低。這會導致溫度分佈不均勻，從而縮短電池組的使用壽命。此外，軟包電池在生產過程中需要進行嚴格的品質檢查，以確保安全性和可靠性，這可能會增加製造成本。
3.3 選擇方形電池和軟包電池時需要考慮的因素
在方形電池和軟包電池之間進行選擇時，您必須評估幾個因素。考慮應用的空間限制和能量需求。方形電池非常適合儲能或 運輸，這些應用著重於耐用性和長循環壽命。相比之下，軟包電池在需要輕量化和緊湊型設計的應用中表現出色，例如 消費類電子產品 or 醫療器械.
安全性是另一個關鍵因素。方形電池具有更好的熱穩定性，使其適用於高能量環境。然而，軟包電池具有設計靈活性，這在客製化解決方案中更具優勢。成本考量也是一個重要因素。方形電池由於客製化，初始成本可能更高，而軟包電池則需要額外的品質保證投入。
最終，根據應用的具體需求進行選擇，才能確保最佳效能和成本效益。客製化電池解決方案 Large Power 根據您的需求，考慮諮詢專家， Large Power 作為指導。
方形鋰電池和軟包鋰電池各有優勢。方形電池以其耐用性和在高功率應用中的適用性而脫穎而出，而軟包電池則因其輕巧靈活的設計而適用於便攜式設備。兩種電池的電壓和容量相似，但方形電池更適合儲能係統，而軟包電池則是緊湊型電子設備的理想選擇。
選擇電池類型時，請考慮您的應用需求。對於太陽能儲能係統或電動車，方形電池可提供長期可靠性和安全性。對於消費性電子產品或醫療設備，軟包電池可提供設計靈活性和成本效益。根據性能、成本和設計需求進行選擇，可確保最佳效果。
常見問題
1. LiFePO4軟包電池和LiFePO4方形電池在壽命方面有何不同？
方形電池通常使用壽命較長，最多可進行 5,000 次充電循環。軟包電池由於其柔性外殼和熱管理方面的挑戰，性能可能會更快下降。
2. 哪一種電池對於高能應用較安全？
方形電池具有更好的熱穩定性，使其在大型等高能量環境中更安全規模設備 或儲能係統。
3. LiFePO4 軟包電池能承受極端溫度嗎？
由於外殼較軟，磷酸鋰鐵軟包電池難以承受極端溫度。適當的熱管理對於保持電池性能和安全性至關重要。
尖端：請務必諮詢電池專家 Large Power 根據您的應用要求匹配正確的電池類型。
