32650-5Ah 圆柱型动力电池安全性分析
作者：深圳市沃特玛电池有限公司 何有奇    2014.10.8
汽车作为日常出行的工具已经有近 300 年的历史，人们已经离不开汽车。然而随着石油危机的临近，传统
的燃油汽车面临着无油可用的危机。新能源汽车，尤其是电动汽车将承担起历史的使命。然而接连出现的安全
事故给新能源汽车的发展蒙上了阴影。2011 年 4 月汽车发生自燃事故。同年 7 月汽车发生燃烧事故。2012年，
深圳电动出租车被撞燃烧引发人员伤亡。这唤起了人们对动力锂电池的质疑。新能源汽车，尤其是锂离子电池驱
动的纯电动车还要不要发展？
因此深圳沃特玛电池有限公司传来消息，动力锂离子电池通常来说是指能够通过大电流放电
给设备、器械、
车辆等提供动力的锂离子电池。动力锂离子电池具有比能量高、大电流充放电、循环寿命长等特点，已经获得
广泛应用。动力锂离子电池根据正极材料的不同分为三元、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等类型；根据外形的不
同分为方型电池（prismatic），圆柱型电池（cylindrical）等。为提高续航里程，动力锂离子电池通过串并联组合
后的能量一般较大，容量从几安时到几百安时不等，电压从十几伏到几百伏不等。随着携带能量的提高，电池潜在
危险性也随之增大。因此如何提高动力电池的安全性成为电动汽车持续发展的重要前提。在动力锂电池的发展过程中，
一直存在着两个发展方向。一个方向是大单体电池，通过少量并联组合；一个方向是小单体电池，通过大量并联组合。
韩国 LG，国内 BYD 为代表的企业走的是大方型路线；美国特斯拉，国内沃特玛为代表的企业走的是小型圆柱路线。
这两条路线目前没有定论，不同的动力电池厂家依据自己的理解选择不同的工艺路线。但是在面对安全性这一指标方面，
两种工艺路线的结果差别是非常大的。本文从动力电池结构、性能方面，特别是安全性方面进行对比分析，来阐述小型
圆柱电池在应用于电动汽车等方面的安全优势。
电池结构、性能对比分析
圆柱形电池和方型电池是目前业界两大主流方向。圆柱型电池的基本结构如图 1 所示。正负极之间由隔膜
分开，通过卷绕形成卷芯。通常正负极极片焊接有正负极极耳并分别通过两侧引出。极耳焊接于正极和负极外
壳。电解液加注于壳体内。图 2 为方型电池结构。方型电池的结构分叠片结构和卷绕结构。叠片式方型锂离子
电池由 n 片正极片和 n+1 片负极片叠片组成电池芯胞，正负极片之间用隔膜隔开，分别在正、负极片的一侧预
留有正、负极耳区，叠成芯胞时正、负极耳分别从芯胞两侧对称伸出。方型电池的卷绕结构和圆柱型电池的卷
绕结构类似，其区别是卷心是扁平形状而非圆柱型。由于圆柱型电池和方型电池形状的不同，结构差别较大。
一般情况下，圆柱型电池由于卷芯电流密度和散热的限制，容量不能做得太大。方型电池保证厚度适当的前提
下，通过增大长、宽可以提高容量。其单体容量一般可以超过圆柱型电池的 10 倍以上。表 1 为圆柱型和方型
电池的性能对比。可以看出两种电池具有各自的特。圆柱形电池结构设计简单，正负极界面紧密，生产线成
电动汽车安全性熟，成本低，成组散热好，安全性能优秀。其缺点是内阻相对较高，成组要求高。方型电池的优势是单体容量
大组合简单。其缺点是生产工艺复杂，大容量电池单体一致性难控制。另外，方型壳体容易产生应力集中，壳
体容易破裂，电解液溅出引发安全隐患。
从全球应用市场来看，大容量方型电池和小容量圆柱型电池在动力领域都有应用。目前电动汽车行业的标
杆企业，美国特斯拉的电池产品为 18650型号的圆柱型电池，单体容量为 3Ah左右。
表 1 圆柱型 方型电池性能对比

图 1 圆柱型电池结构
图 2 方型电池结构

安全性对比分析
1.在极端情况下的安全性对比
动力电池在车辆发生严重事故等极端条件下的安全性是人们最为关心的问题，因为这直
接关系到生命财产安全。圆柱电池容量小，通过串并组合达到动力电池组的容量、电压的要
求。以目前 32650 电池为例，电池容量只有 5Ah。而大方型电池单体容量一般都超过几十安
时，有的达到 100Ah 以上。在电池出现碰撞、挤压等极端危险情况下，圆柱型小电池其释放
的能量要远远小于大方型电池单体。目前沃特玛 5Ah 电池的电解液只有 20 克，而大方型电
池，如 50Ah 单体，其电解液量要超过 200 克。该方型单体电池的电解液量是小型圆柱电池
的 10 倍以上。一旦在事故中某个单体电芯出现漏液，则因电解液泄漏而引起的燃烧程度也
会是小型圆柱电池的 10 倍以上。从这方面来讲，小型圆柱电池的安全性比大电池要好很多。
当小型圆柱电池遭到破坏，其燃烧的威力要远远小于大的方型电池。通过对单个电池的分离
保护，某一单体电池出现问题，不会波及其他电池。通过将能量分散的方式，使电池的安全