動力電池是由電芯、模組和電池包等構成，是新能源汽車當中最核心的零部件和動力來源。

模組之間、電芯之間以及管理電芯的電池管理系統（BMS)內部的電流傳輸和信號傳輸需要各種連接以及電流、溫度的監控，而電池對外輸電要有高壓的連接器。

因此電芯連接及模塊連接、高低壓接口、電流及溫度監控的可靠性至關重要。

動力電池在整車上的布置關系見下圖。

電池包

電池包一般是由電池模組、熱管理系統、電池管理系統（BMS）、電氣系統及結構件組成。

模組

電池模組可以理解為鋰離子電芯經串并聯方式組合，加裝單體電池監控與管理裝置后形成的電芯與pack的中間產品。

其基本組成包括：模組控制(常說的BMS從板)，電池單體，導電連接件，塑料框架，冷板，冷卻管道，兩端的壓板以及一套將這些構件組合到一起的緊固件。

模組的設計是為了方便BMS進行電芯管理，提高電池安全性，便于維護維修。

模組組成見下圖。

電芯

電芯主要由正極、負極、隔膜和電解液組成。主要工作原理是靠鋰離子的在正極和負極之間的遷移實現充電和放電。

鋰電池根據材料體系主要分為三類：錳酸鋰、三元材料鋰電池、鋰酸亞鐵鋰。這三類電池性能各有優缺點，在市場當中也有著不同的應用。

從上述表格中可以看到，錳酸鋰材料價格最低，每噸5-6萬元，相應的電池循環壽命次數、儲存性能的表現也是最一般的，分別是≥300次，月衰減5%以上。

三元材料鋰電池材料價格每噸16-20萬元，儲存性能表現最好，月衰減1-2%，電池循環壽命≥600次。

鋰酸亞鐵鋰材料價格每噸15-18萬元，電池循環壽命表現最好≥1500次，儲存性能在三者當中表現中等，月衰減3%。

錳酸鋰：高溫性能、循環性能、儲存性能較差，錳在高溫情況下易分解，電池組的使用壽命短不易存儲。

三元材料鋰電池：高低溫、循環、安全性、存儲及個項電性能都比較平均。體積比能量高，材料價格適中并且性能穩定。

三元材料電芯根據鎳鈷錳的比例又有532,811等一系列體系。最近幾年比較火的是811體系的電芯。鎳的比例越高，動力電池越不穩定。同時提高鎳的比例可以提高電池的能量密度。所以動力電池的設計是一個平衡的過程，平衡實用性與安全性。

磷酸鐵鋰：安全性能好，電導率低，體積比能量低，材料成本高，低溫性能很差，不能滿足電動車冬天使用。

鋰電池的正極是將正極材料（如LFP、NCM）涂布在鋁箔（集流體）上，負極是將負極材料（如石墨、LTO）涂布在銅箔（集流體）上。

一般情況下電池是根據正極材料來命名，所以一般稱三元電池或磷酸鐵鋰電池；而鈦酸鋰電池中LTO是負極材料，因此這算是以負極材料命名電池的特例。

電池的衰減可以分為兩方面分析，一方面是性能上的，另一方面是安全性上的。

1）性能衰減

電動汽車在經過一定時間的使用后續航里程會有所下降，加速性能的衰減也可能被感受到。這主要可以從容量的衰減、內阻的增加、以及電池自放電的增大幾個方面去分析。

2）安全性衰減

電芯根據結構不同，分為圓柱形電芯、軟包電芯、方形電芯。

左側為方形，右側為圓柱形電芯

圓柱電芯

典型的圓柱電芯結構包括：正極極片、負極極片、隔膜、電解液、外殼、蓋帽/正極帽、墊片、安全閥等。圓柱電芯一般以蓋帽為電池正極，以外殼為電池負極。

圓柱電芯標準化程度較高，常見的型號有：14650、14500（5號電池）、18650、21700等。

型號的的前兩位數字代表圓柱電芯的直徑（單位mm），第3、4位代表圓柱電芯的高度（單位mm），0指的是圓柱。

軟包電芯

三種電芯對比，各有優勢。結合生產工藝的方便性，現在國內電動車主要用的是方形電芯

電池管理系統（BMS）

BMS（電池管理系統）功能主要有三種：通過測量動力電池的荷電狀態，為駕駛員提供剩余的使用電量，以便提醒駕駛員能及時為電動電池進行充電；其次是對電池溫度進行監控管理，檢測電池工作時的溫度，并使用吹分機或散熱片來確保電池工作在最佳狀態；最后是實現電池的均衡管理，由于出廠制造誤差、或者使用過程中的存在通風性差異，電化學性能轉換不一等情況，對電池電壓、剩余電量進行檢測，以防過度充電。

電池發展趨勢

1.無鈷電池

三元鋰電池全稱為“三元聚合物鋰電池”，是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰（NCM）或者鎳鈷鋁酸鋰（NCA）的三元正極材料的鋰電池，其中主要用于穩定材料層狀結構、提高材料循環和倍率性能的鈷元素，是三元電池中不可或缺的貴金屬。

一直以來，鈷的價格波動極大程度上影響著三元材料的價格，可要知道的是，全球有超過一半的鈷均產自剛果（金），資源的過于集中也加劇了全球鈷供應鏈的脆弱性。

成本問題一直是新能源汽車市場發展的絆腳石，作為核心成本的“動力電池”一直被寄予希望能夠盡快降低成本，三元鋰電池在降低鈷比例和含量后，會相應地降低整車的成本，鈷價波動給企業帶來的影響也將被削弱，“忐忑”的企業開始變主動為被動，這將有利于推動新能源汽車市場的發展。

2.固態電池

固態電池是一種電池科技。與現今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同的是，固態電池是一種使用固體電極和固體電解質的電池。

由于科學界認為鋰離子電池已經到達極限，固態電池于近年被視為可以繼承鋰離子電池地位的電池。

固態鋰電池技術采用鋰、鈉制成的玻璃化合物為傳導物質，取代以往鋰電池的電解液，大大提升鋰電池的能量密度。

固態電解質具有較高的電化學穩定窗口，可與高電壓的電極材料配合使用，提高電池的能量密度；

固態電解質具有高機械強度，在電池循環過程中有效抑制鋰枝晶的刺穿，試具有高理論能量密度的金屬鋰作為負極材料成為可能；

固態電解質缺點（現階段發展遇到的問題）：電極和電解質之間超高的固固接觸阻抗。

3.刀片電池

刀片電池是一種全新的設計理念，在采用長電芯的同時，省去了中間模組環節，直接把電芯裝到電池系統里面。

產品的長度是148 mm、厚度是79mm、高度是97mm，內部結構是卷繞，看起來像一塊板磚。

刀片電芯長度是960mm，厚度是 13.5 mm，高度為 90 mm，內部結構是疊片。因其長而薄的形狀酷似刀片，因此得名刀片電池。

4.CTP/CTC

CTP技術全稱為Cell To Pack，通過取消模組設計，直接將電芯集成為電池包，電池包又作為整車結構件的一部分集成到車身地板上。

這種方式減少了模組本身的側板、端板（模組結構件）和原本用于分隔模組以及幫助模組連接的橫梁、縱梁（電池包裝配支撐結構）等材料，整個電池結構極大簡化，利用空間得到釋放，同等尺寸的電池包容量得以擴展、電池組質量得以減輕，由此帶來電池能量密度的提高和成本的降低。

傳統技術 vs CTP vs CTC

CTC的出現，將突破PACK的限制，直接涉及到汽車底盤，這是整車最為關鍵的核心部件，是整車廠商經歷長期發展所積累的核心優勢所在，是電池企業/專業PACK企業難以獨立開發的。所以現在一些電池供應商開始策劃底盤開發。

剎車盤

軸承

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