一文学懂新能源汽车动力蓄电池模组

baoshijie

电动汽车动力蓄电池系统主要包括动力蓄电池储能系统、动力蓄电池管理系统和动力蓄电池充电系统三大部分。动力蓄电池是新能源汽车的核心，为整车提供驱动车辆行驶的电能。动力蓄电池系统的很多零部件通常集成在一个密闭的箱体内，叫做动力蓄电池箱或动力蓄电池包，其安装在车身底部的前后桥与两侧纵梁之间。



由于蓄电池单体的容量有限，要想达到车辆的使用要求，往往对若干个蓄电池单体按照一定的规律进行组合，进而构成动力蓄电池模组。

动力蓄电池模组是指蓄电池单体经过串联或并联的方式进行组合，并设置保护线路板及外壳后能够直接提供电能的组合体。动力蓄电池模组的组合方法主要有先并联后串联、先串联后并联、和混联三种，是组成动力蓄电池系统的次极结构。它由多个单体蓄电池、串联线以及蓄电池信息采集器（BIC）组成。



蓄电池模组按照其布置的排列数来分，又可以分为单列模组和双列模组。



一.单体蓄电池

蓄电池单体即电芯，是构成动力蓄电池模组的最小单元。电芯主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜和外壳组成。按正极材料来分，主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂以及镍钴锰酸锂三元材料等。常见的新能源汽车蓄电池单体有圆柱形和长方体形。根据壳体材料不同，又有金属外壳和软包外壳等类型。





二.蓄电池的封装形式

1.圆柱型蓄电池

圆柱形锂离子蓄电池分为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、钴锰混合、三元材料等不同体系，外壳分为钢壳和聚合物两种。不同材料体系电池有不同的优点。目前，圆柱主要以钢壳圆柱磷酸铁锂电池和三元材料为主，常见型号有14650、17490、18650、21700、26650等。

①圆柱形锂离子电池结构包括正极盖、安全阀、PTC元件、电流切断机构、垫圈、正极、负极、隔膜、壳体，内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯与聚丙烯复合的薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。



②圆柱形电池用3个字母后跟4到5个数字表示。3个字母的第一个字母表示负极材料，I-表示有内置的锂离子，L-表示锂金属或锂合金电极;第二个字母表示正极材料,C-表示钴 ，N-表示镍，M-表示锰，V- 表示钒;第三个字母为R表示圆柱形。,4个数字中，前2个数字表示直径，后2个数字表示高度（若5个数字，最后一个0则表示为圆柱形电池），单位都为mm。例如，LFP 4680，46则表示圆柱体直径是46mm,80则表示圆柱体的高度为80mm。

2.方形蓄电池

方形锂离子电池通常是指铝壳或钢壳方形电池，内部主要采用叠片形式，即在正极上放置隔膜然后是负极，以此类推，叠加而成。电池内部充有电解质溶液，另外还设有安全阀和PTC元件(正温度系数热敏电阻)，以便在电池不正常状态或输出端短路时保护电池不受损坏。

①方形锂离子电池结构包括顶盖，壳体，正极板、负极板、隔膜组成的叠片或者卷绕，绝缘件，安全组件等。


②方形电池用3个字母后跟6个数字表示。3个字母中前两个字母的意义和圆柱形一样，后一个字母为P表示为方形。6个数字中，前2个数字表示厚度，中间2个表示宽度，后面2个表示高度(长度)，单位也为mm。例如，ICP 053353电池，05表示方形电池厚度为5mm，33表示方形电池宽度为33mm，53表示方形电池高度为53mm。

3.软包蓄电池

软包锂离子电池是液态锂离子电池套上一层聚合物外壳，与其他电池最大的不同之处在于软包装材料(铝塑复合膜)，这也是软包锂离子电池中最关键、技术难度最高的材料。软包装材料通常分为三层，即外阻层(一般为尼龙BOPA或PET构成的外层保护层)阻透层(中间层铝箔)和内层(多功能高阻隔层)。三元软包锂离子电池容量比同等尺寸规格的钢壳锂电池高10%~15%，比铝壳电池高5%~10%，而重量却比同等容量规格的钢壳电池和铝壳电池更轻，因此补贴新政对三元软包锂离子电池更有利。


小提示:

其中弗迪电池和蜂巢能源的刀片电池（CTP电池包）通过结构创新，取消了模组结构的侧板和端板，以及横纵梁的设计，大幅提高了体积利用率，从而提高了磷酸铁锂电池包能量密度。相较于传统电池包，“刀片电池”的体积利用率提升了50％以上，也就是说续航里程可提升50％以上，接近了高能量密度三元锂电池的同等水平。不过，也正因为刀片电池取消了电池模组，180Wh\kg的电芯能量密度，换算成电池包能量密度只有140Wh\kg，且动力电池出现故障，只能整个更换，而不能像传统的三元锂电池那样按照模组单独更换。