第一部 電芯技術篇
動力電池系統是儲能汽車的儲能裝置，是一種集機械，電化學和熱力學等學科為一體的複雜的工程系統。從結構上來講包含電芯，電池模組，電池包，電池管理控制系統，熱管理系統，高低壓外掛和線束連線，高壓控制盒。如圖1寶馬ix3電池系統。
圖1 寶馬ix3電池系統
從成本上講，如圖2，電池系統的成本分佈圖。
圖2 純電動汽車電池系統成本分佈圖
（資料來源於網路）
動力電池系統的三大關鍵技術，包含的關鍵技術如圖1。此次計劃圍繞這純電動汽車動力電池系統關鍵技術開展系列文章，目的是梳理目前一些技術瓶頸以及探討當前市場上的應對方案，希望能夠對大家有一定的幫助。
圖3 純電動汽車電池系統關鍵技術
根據電芯的成本分佈圖可知，電芯的成本佔電池系統最大。動力電池結構通常包括正極，負極，隔膜，電解液和鋁塑膜等。
高能電池的開發首先從尋找高比能量的電極材料開始。在所有金屬元素中，鋰的相對原子質量最小、密度最小、電極電位最負，因此，以金屬鋰為負極的電池具有最高的工作電壓、最大的比能量。再加上鋰高分子電池的發明，使用高分子電解質不但沒有漏液的問題，而且由於鋰離子電池具有優異的電效能及安全、無公害，形狀有高度的可塑性等特點，符合電子產品輕、薄、短、小的要求，所以鋰離子電池廣泛應用於動力電池生產領域。如圖4。
圖4 鋰離子電池內部結構圖
●電芯選型對比
根據電池的外觀形狀可以分為圓柱形電池，方殼電池，軟包電池三類。鋰離子電池，根據正極材料的不同可以分為如下五種磷酸鐵鋰，三元（鎳鈷錳NCM），錳酸鋰，磷酸錳鐵鋰，鈦酸鋰。
表1 不同正極電池效能對比
注：因為不同廠家的材料和工藝，裝配形式區別，表中引數僅供參考。
2021年，受益於磷酸鐵鋰產業鏈佈局的完整，較深的技術儲備，各大電池企業都加大了對磷酸鐵鋰電池生產的產能規劃，使得市場對磷酸鐵鋰電池需求量高速增長。2021年1-12月，我國動力電池產量累計219。7GWh，同比累計增長163。4%。其中，三元電池產量累計93。9GWh，佔總產量42。7%，同比累計增長93。6%；磷酸鐵鋰電池產量累計125。4GWh，佔總產量57。1%，同比累計增長262。9%。中國市場磷酸鐵鋰電池裝機量已經超過三元電池裝機量。
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電芯結構對比
電芯的構成方式直接決定了模組和電池包的設計，如圖3。電芯的結構決定了電池的特徵，如表2，將軟包電芯和圓柱形電芯及方殼電芯進行了對比。
圖5 不同電芯結構組成模組和電池包
表2 不同電芯都成電池包對比
●電芯的裝配工藝對比
鋰離子電芯核心製造工藝分為疊片工藝和卷繞工藝，目前各大電池廠商都在基於自身產品特點設計相應的製作工藝，逐漸形成各自的核心競爭力。
圖6 疊片工藝流程圖
圖7 卷繞工藝流程圖
總結：
◎未來隨著電動車裡程需求的增高，提高動力電池能量密度和功率密度將會是重要趨勢，與之相關的是汽車整車的輕量化設計配套完善。
◎無論是三元電池還是磷酸鐵鋰電池，面對新能源市場的持續升溫，如何克服產能爬坡的問題是各大主機廠和電池廠面臨的瓶頸問題。加強和裝置供應商的深入合作，進一步提升裝置全面綜合效率，並且保證產品的一次合格率，保證產能的穩定輸出也將是產能的有效保證。
◎電池新品種的開發仍需進一步深入研究，伴隨著對固態電池和鋰硫電池的研發深入，技術開發商，裝置供應商，電池製造商與整車廠需要通力合作，進一步加強技術支撐，填補供應鏈缺口。
作者介紹：堅果
豪華車企的高階工程師，
從發動機測試轉入電池測試。
目前專注於電池測試技術研究，
希望與大家一起“電動化，向未來”！
