特斯拉的圆柱电池与方形电池：真的是一个简单的选择吗？

最近因为特斯拉的一些问题，很多人说“使用圆柱电芯是错误的选择”或者“特斯拉是被迫使用圆柱电芯的”。在早期，也许确实如此，因为那时候还没有成熟的方形或软包电芯。但即使在今天，选择哪种电芯类型依然不是一个简单的问题。

在电池包设计中，总是存在取舍。安全性、能量密度、制造复杂度和成本等因素相互影响，结果完全取决于你把哪一项放在最优先的位置。这也是为什么系统工程会成为一个独立的专业领域。

如果只看圆柱电芯最明确的优缺点，可以总结如下：

• 优点： 在碰撞或热失控蔓延时具有相对较高的安全性

• 缺点： 能量密度较低，电池包制造工艺更复杂

最终，这取决于你更重视哪一点——安全、容量还是制造难度。不同的工程师自然会有不同的答案。如果是你，你会认为哪一项最重要？

就我个人而言，如果有足够的技术能力和质量控制，我仍然会选择圆柱电芯。因为电池起火不仅仅是产品问题，它往往会对公司的品牌和业务造成致命打击。

想想当年的索尼 VAIO 笔记本和三星 Galaxy 电池起火事件。索尼最终不得不出售电池业务，而三星在事件后也失去了不少市场份额。正因如此，一些企业至今仍坚持以安全性为首要设计原则。

这也可以解释为什么 Rivian、Lucid、Rimac 等公司依然选择使用圆柱电芯，即便除了安全之外，优势并不多。宝马也在开发下一代基于圆柱电芯的电池包。

至于特斯拉，很多人会好奇它为什么同时使用圆柱和方形电芯。如果让我设计，我会这样做：对于需要高能量密度和强大功率的车型，使用 NCA 或 NCM 化学体系的圆柱电芯，虽然热稳定性稍差，但性能更强；而对于低容量车型，则使用热稳定性更好的 LFP 方形电芯。这样的组合能在安全性、容量和功率之间取得平衡。

下面是 CATL 的 NCM811 与 LFP 电芯热失控对比测试结果。

Schöberl, J., Ank, M., Schreiber, M., Wassiliadis, N. & Lienkamp, M. Thermal runaway propagation in automotive lithium-ion batteries with NMC-811 and LFP cathodes: Safety requirements and impact on system integration. eTransportation 19, 100305 (2024).