隨著國(guó)家對(duì)新能源汽車(chē)的續(xù)駛里程、動(dòng)力電池的系統(tǒng)能量密度以及能耗的要求越來(lái)越高，動(dòng)力電池的輕量化已成為一個(gè)備受關(guān)注的課題，要實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池的輕量化，提高動(dòng)力電池的成組效率迫在眉睫。

電池成組效率比較

對(duì)于不規(guī)則的電池箱體，圓柱電池可充分利用空間，相對(duì)方形和軟包更有優(yōu)勢(shì)。通過(guò)減小電芯間距和模組輕量化，可使模組成組效率得到較大提高。

軟包電芯的單體能量密度比圓柱和方形有更高的提升空間，但對(duì)模組設(shè)計(jì)要求較高，安全性不易把控。

方型電芯更適用于規(guī)則箱體，電芯體積變大有利于提高電芯能量密度，后續(xù)模組成組效率提升空間有限，有賴(lài)于單體電芯能量密度的提升。

據(jù)了解，目前，行業(yè)內(nèi)圓柱電芯的模組成組效率約為87％，系統(tǒng)成組效率約為65％；軟包電芯模組成組效率約為85％，系統(tǒng)成組效率約為60％；方形電芯的模組成組效率約為89％，系統(tǒng)成組效率約為70％。

如果按照目前的系統(tǒng)成組效率計(jì)算，要達(dá)到《促進(jìn)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》提出的2020年新型鋰離子電池系統(tǒng)能量密度260Wh／kg的要求，那么，圓柱單體電芯就需要達(dá)到400Wh／kg，軟包單體電芯能量密度要達(dá)到433Wh／kg，方形單體電芯能量密度需要達(dá)到371Wh／kg。顯然，2020年單體電芯能量密度要達(dá)到這個(gè)水平有難度，那么，進(jìn)一步提高動(dòng)力電池的成組效率就變得十分必要和緊迫。

在“‘獨(dú)具匠心智造未來(lái)’新能源行業(yè)峰會(huì)暨2018新形勢(shì)下動(dòng)力電池發(fā)展方向研討會(huì)”上，華霆（合肥）動(dòng)力技術(shù)有限公司總裁助理謝睿文表示，提高動(dòng)力電池成組效率可以從模組優(yōu)化和輕量化設(shè)計(jì)兩個(gè)方面入手。

模組優(yōu)化設(shè)計(jì)

模組優(yōu)化可以從多個(gè)方面著手。對(duì)于圓柱來(lái)說(shuō)，業(yè)內(nèi)新研發(fā)了21700電芯，相較于18650，電芯直徑變大后，電池支架板和集流片孔變大，相應(yīng)重量減輕，電池系統(tǒng)中電芯數(shù)量減少，同時(shí)焊接配件的數(shù)量也相應(yīng)減少。

提升空間利用率也是優(yōu)化模組的一個(gè)重要途徑。動(dòng)力電池PACK企業(yè)可以通過(guò)改進(jìn)模組和熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，縮小電芯間距，從而提升電池箱體內(nèi)空間的利用率。

還有一種解決方案，即使用新材料。比如，動(dòng)力電池系統(tǒng)內(nèi)的匯流排（并聯(lián)電路中的總線，一般用銅板做成）由銅替換成鋁，模組固定件由鈑金材料替換為高強(qiáng)鋼和鋁，這樣也能減輕動(dòng)力電池重量。

殼體輕量化設(shè)計(jì)

相對(duì)于新能源汽車(chē)的其他部件而言，動(dòng)力電池殼體對(duì)防撞、防水、防火、防塵等方面的要求尤為嚴(yán)苛。除保障、容納電池外，動(dòng)力電池殼體還要有效隔絕操作人員、乘客與電池的接觸，所以，動(dòng)力電池箱體防護(hù)等級(jí)較高。因此，動(dòng)力電池殼體的輕量化有一定的難度，既要保障動(dòng)力電池和乘客的安全，也要切實(shí)做到輕量化。

據(jù)測(cè)算，如果將動(dòng)力電池鈑金殼體換為全鋁殼體，重量可減輕30％左右。此外，碳纖維材料也被視為比較有潛力的殼體材料。碳纖維材料密度小、重量輕，抗拉強(qiáng)度在3400MPa以上，且耐腐蝕、耐高溫，在吸收沖擊力上也有很大的優(yōu)勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化的上佳材料。然而，由于存在技術(shù)難度等原因，碳纖維電池箱價(jià)格高于普通材料，普及尚需時(shí)日。隨著碳纖維生產(chǎn)技術(shù)的不斷成熟，以及新能源汽車(chē)的快速發(fā)展，碳纖維電池箱需求量也會(huì)進(jìn)一步加大。

從目前看，提高動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度的方法不是太多，無(wú)外乎從提高單體能量密度和模組優(yōu)化以及殼體的輕量化這幾個(gè)方面著手。總之，在動(dòng)力電池帶電量一定的情況下，盡量提高其成組效率。

作者：周效敬