撰文|小魔
美國環保署的EPA能耗與續航測試，相較於我們平時接觸更多的NEDC與WLTP等有著更為嚴格的測試標準，公佈的結果往往與車主實際用車更為接近，也因此在廣大消費者心目中更具參考度與公信力。
在不久之前，我們還曾總結過8款EPA續航里程超480公里的長續航電動車，其實細心的讀者會發現，這個續航排行榜幾乎都被特斯拉、Lucid、Rivian三家公司旗下的電動車霸佔了。
尤其是Model3、LucidAir以及RivianR1T皮卡這三款車在能耗與續航表現上，更是與市面上的大部分電動車都拉開了不小的一段距離。
如果說它們有什麼共同之處，除了同為新勢力陣營產品這個明顯特點外，可能還因為它們在關鍵技術上都有一個共同的選擇，就是電池組均採用了圓柱電池這種電芯形式。
它們為什麼鍾情圓柱電池
特斯拉可以說是第一家使用圓柱電池的電動車製造商，雖然為降低整車成本，它目前也開始在標配車型中使用方形電池（在中國生產的標準續航車型中使用了寧德時代的方形磷酸鐵鋰電池，化學成分更穩定）。
不過特斯拉最初選擇圓柱電池這種形式，除了考慮到低成本這個巨大優勢外，更是看重了圓柱電池發展時間長、標準化程度高這些特點。
當時作為特斯拉電池供應商的松下，已在18650電池的生產工藝上積累了大量經驗，使得產出的電池在一致性、安全性上都達到了非常高的水準。
相比之下，當時的層疊式鋰電池技術還遠不夠成熟，包括方形電池、軟包電池等，不但沒有統一的尺寸、大小、極耳位置，甚至電池廠商所具備的生產工藝也不能滿足條件，讓這些電池的一致性完全達不到18650電池的水準。
特斯拉的18650電池包
對於電動車的動力電池組，如果其電芯在一致性上不達標，那麼由大量電芯串、並聯形成的電池組也根本無法讓每個電池的效能更好地發揮，而當時的圓柱電芯就直接解決了這一問題。
至於特斯拉ModelS的前首席工程師、Lucid公司CEO彼得·羅林森在單飛後也仍然堅持了圓柱電池路線。
在公司正式建廠時羅林森曾被問及是否Air轎車甚至該公司未來的其他車型都會使用圓柱電池？
他回答說：“我是電池形式未知論者。但目前看來，圓柱電池具有比較顯著的技術優勢。”
Atieva為FormulaE賽車提供的電池組
Lucid在其Atieva業務下，曾為所有的電動方程式賽車提供為期三個季度的動力電池組，這些電池組均使用圓柱電池電芯，因此它也積累了大量關於電池權衡的基礎知識，包括各種電池品牌、化學成分、型別之類。
其實就像羅林森過去曾解釋的那樣，Lucid選擇圓柱鋰電池取決於其熱特性、電池本身的一致性和可靠性，以及它們在市場上的可預測成本。
LucidAir的電池包結構
另外，圓柱電池還有一大隱藏好處，就是車輛的設計不會受到大尺寸電芯的約束，電池包的形狀有更高的靈活性。你可以發現LucidAir的電池包並非是一個規矩的長方形，其電池包有著獨特的輪廓，以支援轎車優秀的0.21風阻係數。
此外，在特斯拉電池包的基礎上，Lucid還圍繞簡化製造的思路設計了“racederived”無模組電池包，但其理念與通用汽車並不相同。
Lucid的電池包在製造時，可以將電氣“母線”聯結器一次性模壓到電池包的外殼中，而且還能支援數百萬單元級的批次製造。方便Lucid後續車型、能源儲存或提供給其他OEM之類。
Rivian的電池包結構
與此同時，Rivian的選擇是將其2170圓柱電池分為上下兩層，由電池組中間的水平冷卻板隔開——這可能是一個更復雜的組裝工藝。
和特斯拉差不多，Lucid和Rivian也表示將開發儲能系統。Rivian在近期時候的IPO檔案中透露，該公司正在考慮未來自己生產電芯，以補充電池供應商的供應。另一方面，Lucid曾表示它將專注於汽車製造，並掌握了大量核心技術，而非電池本身。
4680圓柱電池還能更好
那麼關於尺寸更大的圓柱電池呢？
比如特斯拉和一些電池公司正在努力研發的4680（直徑46毫米，長80毫米）圓柱電池。按照特斯拉的說法，相比於2170電池，4680在容量上提升了5倍，輸出功率則是提高了6倍，能給車輛帶來16%的續航增益。
4680圓柱電池
至少羅林森贊同這樣的觀點，即是更大尺寸的圓柱形電池（如4680）將有助於電動車實現規模經濟。他說，原因很簡單：因為這種電池的體積與表面積的比例更大，可在在保持技術優勢的同時降低成本。
他解釋說：“圓柱電池的電極成本要比內部卷材貴得多，所以如果你做一個更大的，就會更便宜。”
但羅林森也承認，他認為的理想電池尺寸一直都是2360（直徑23毫米，長60毫米），與特斯拉和電池供應商確定的2170（直徑21毫米，長70毫米）尺寸相比，這個尺寸更具靈活性。因為他希望將座艙地板降低5毫米，而不是提高5毫米。
其他車企的選擇
羅林森表示：“特斯拉曾是續航之王，但我們的賬面引數已經超越它了。不過令我驚訝的是，其他公司都不做圓柱電池。”
通用Ultium系統的電池包
當然並非所有人都同意羅林森的說法，比如在去年3月的電動汽車日，通用汽車的高管就表示，雖然考慮過圓柱電池，但他們認為大尺寸軟包電池才是他們的明智選擇。
通用的大尺寸軟包電芯
根據通用電池組首席工程師AndyOury的說法，軟包電池的形式提供了“最少的電芯需求總量”。這意味著通用汽車可以減少電池模組內的接線和聯結器，而這些巨大的100Ah電芯中的每一個都能容納大約20個典型圓柱電芯的能量。
和通用有著相同想法的製造商還有不少，比如現代也開始在其E-GMP平臺上採用軟包電池，福特也計劃在其F-150閃電皮卡上搭載這種電池。
但特斯拉CEO埃隆·馬斯克對大尺寸軟包電池公開表明了反對態度，他表示：特斯拉絕不會使用大型軟包電池，因為與其它形狀的電池相比，這種電池熱失控的可能性非常高，而且它在冷卻上面臨著更高的物理挑戰。
當然也有一些製造商選擇了其他路線，比如寶馬宣佈已將重點放在方形電池上，大眾集團也有轉向統一方形電池的跡象。方形硬殼電池可以說是目前應用範圍最廣的電芯形式，市場上有超過90％的新能源車都採用這種電芯。
目前國內外的主流電池供應商也均以方形硬殼電池為主要研發產品。所以寶馬、大眾推崇方形電池的原因不言而喻，這種電池的供應商足夠多，如果在自家產品中擁有統一的電芯規格，還能更有效降低動力電池的成本。
在大眾汽車的“電力日”活動上，集團元件執行長ThomasSchmall表示：採用新的統一電池，大眾可將電池系統的成本降低到每千瓦時100歐元以下。
固態電池可能解決電芯形式爭端
當然還有一些人認為，隨著固態電池的發展，這些電芯形式的選擇偏好和目前所認為的風險，都可能會在未來發生改變。
SolidPower的原型固態電池
目前，由寶馬和福特支援的固態電池公司SolidPower表示其原型電池已可以達到350Wh/kg的高能量密度，並可在迴圈充放750次後，保持80%的電池容量。
而由大眾集團支援的QuantumScape也宣佈其已進入了10層固態電池的測試階段，這是在商業可行的電動車固態電池上取得進展的一個重要跡象。
相比於使用電解液的傳統鋰離子電池，固態電池的最大特點就是採用固態電解質，可以有效抑制電解質中出現析晶。
這種電池會具有較高的能量密度，大大降低火災和爆炸的風險，其佔用的空間更少，並且能夠在更大跨度的溫度範圍內正常執行。不過至少要到十年後，使用固態電池技術的軟包電池才有能成為一個選擇。
對電動車來說，確定最合適的電芯一直是一個工程問題，包括車輛的尺寸、效能方面，當然還有成本之類的一些權衡，因此各個車企都會選擇不同的解決方案。
不過這三家美國新勢力確實用實際表現證明了使用圓柱電池的電動車在續航和能耗表現上會更勝一籌。如果電池技術沒有重大突破，圓柱電池仍會是他們的偏好之選。【iDailycar】