2021年09月14日 | 努力达成更长续航里程，浅析汽车动力电池布局结构发展趋势

2021-09-14

动力电池作为新能源汽车的储能装置，其为满足更高的能量密度目前已在传统电池布局之上拓展出了多种全新电池布局结构，今天作者就为大家细数我们即将看到的整车动力电池布局结构之趋势。

传统电池结构

为实现电芯之间的串联与并联，“电芯--模组--电池包”的排布与包装工艺应运而生。以一块由96个电芯组成的传统电池包为例，该动力电池包的内部就被分为了8个模组，每个模组则有12块电芯。

不过，这种传统的电池布局往往会因一定数量的附件侵占一定的电池排布空间，能量密度受到物理空间局限。要知道，能量密度和续航里程是有着紧密联系的。而如果要采用粗暴扩容电芯的方案，除底盘空间不能实现外，成本与安全也是不容忽视的技术瓶颈。

CTP路线得到发展

目前，在电芯的材料得到突破性进展前，改变电芯的空间布局是最兼具成本、安全与续航的方案，因此CTP（cell to pack，取消模组）路线成为了各家新一代电池的主流之选，意在提升物理空间利用率。目前，关于电芯的空间布局有两种主流方案:

1. 大模组方案

大模组方案，顾名思义是将曾经电池中的多个小模组实现集成，最终形成几个大模组布局于pack包之中。基于这种布局方法制造的动力电池典型代表作就是 Model 3，其具备4个模组，分别为2个大模组和2个小模组。

这类动力CTP电池仅外部结构发生变化，但是电芯的外形与市面上一般常见的电芯相比没有明显差异。当然，为进一步满足电池的能量密度，该类CTP电芯较传统版本会做出扩容。

2. 叠（刀）片方案

该类CTP电池可基于磷酸铁锂、三元锂以及无钴锂等材料打造，除电池结构外电芯的造型变化也很大--薄而长，故取名叠（刀）片电池。

之所以能采用叠（刀）片造型，这主要归咎于制作动力电池过程中选取了“叠工艺”。这种工艺不同于卷绕，其将正极、负极切成小尺寸薄片与隔离膜（隔膜）叠合构成小电芯单体，然后将小电芯单体继续叠放并联，最终实现一个大电芯。

卷绕工艺

叠工艺

叠（刀）片电池由于其造型特点，让其在托盘上可嵌入刀片数目相对更多，且加之叠工艺使电芯内部空间利用率更好，最终pack包整体的能量密度也就达成了更高成就。当然，尺寸的灵活多变同样是其优势之一。其实，叠工艺还适用于另一种动力电池--软包电池。

未来趋势--进一步集成

电池的物理布局方案目前依然在持续的集成化过程中。未来，电芯或将直接集成在整车底盘之上，彻底取消模组与pack--CTC（cell to chassis）。

理论上，CTC的乘坐空间更大，底盘通过性也会更好。在续航方面，由于进一步省去了pack，从而使电池能量密度再次拉升，整车的续航里程也会进一步增加。目前来看，各动力电池公司已着手研发，努力促进车辆底盘与电池布局的融合，预计2025年后落地，令人期待。

最后

事实上，电动汽车的续航焦虑一直以来都是各动力电池公司以及整车公司攻坚克难的主要难题，在材料的发展处于瓶颈期的现在，更优的办法则是认真从电池结构的物理布局入手，尽可能的在安全、成本的前提下，保证电动车更远的旅程。