隨著動力電池與電動汽車的產(chǎn)品合作越來越深入，電池應該如何優(yōu)化，如何適應更多的車載動力電池場景？圍繞這些考慮，動力電池的形式有幾個明顯的趨勢：

首先，電池的尺寸和容量越來越大：不僅是圓柱形，軟包和方形也越來越大。

◎ 圓柱形電池：從18650電池發(fā)展到21700電池，再發(fā)展到4680電池。

◎ 方形電池：從原來的VDA尺寸（148*26.5*91mm）開始，它變得更寬、更厚。

◎ 軟包電池：它也適用于VDA模塊（長度300mm）和MEB 590模塊（長度500mm+），并且有繼續(xù)發(fā)展為大型軟包的趨勢。

結(jié)構(gòu)也不斷簡化，尤其是在電池設計開始向CTP和CTC發(fā)展之后。在這篇文章中，我們將重點關(guān)注軟包電池尺寸的規(guī)格變化。

 

軟包電池的尺寸和規(guī)格

從生產(chǎn)線和設計角度來看，軟包電池的尺寸和體積靈活多變，可以根據(jù)不同車型的空間和底盤要求進行定制，為未來純電動汽車的布局和結(jié)構(gòu)設計提供便利。因此，從歷史上看，在第一階段，電池尺寸主要由通用汽車和日產(chǎn)汽車分別定義。

 

 

定制電池階段-通用汽車和日產(chǎn)

軟包電池最早的應用是在2010年左右。典型的車型是通用汽車的Volt和日產(chǎn)的LEAF，這兩款車都使用帶有單端接線片的方形電池。這兩種規(guī)格的電池已經(jīng)使用了很長時間，包括目前在售的LEAF，它仍然使用這種規(guī)格的電池。

 

VDA尺寸規(guī)格和590演進規(guī)格

隨著對模塊通用化的需求，在將電池單元的尺寸調(diào)整為VDA標準尺寸、390模塊和590模塊的過程中，導出了單端接線片的方法。此時，電池單元是直立使用的，整個結(jié)構(gòu)設計圍繞類似方形電池模塊的方向進行迭代，但這也限制了軟包電池的發(fā)展。

 

軟包電池的優(yōu)點和缺點：大型電池的未來方向是什么？

對于軟包電池，從長遠來看，它必須與車型的設計相匹配。它最大的優(yōu)點是尺寸靈活，可以做成各種形狀。在制造標準化方面，可以更好地實現(xiàn)柔性設計。因此，在考慮什么樣的軟包電池尺寸可能更好時，必須從汽車本身的需求出發(fā)。

孚能科技設計的軟包電池長度為400-800mm，寬度為150-300mm，厚度為8-20mm，這意味著電池可以自由組合。

 

 

如何在尺寸和效率之間取得平衡，更成熟的方向是專注于軟包大電池的方向，使電池更長、更寬，這將有助于整體設計和布局。從結(jié)構(gòu)設計的角度來看，尺寸調(diào)整帶來的結(jié)構(gòu)設計改進效果是明顯的。

在保持電池系統(tǒng)機箱尺寸不變的同時，孚能科技 SPS可以通過調(diào)整水平排列的大軟包電池的厚度來靈活調(diào)整電池系統(tǒng)機箱的高度。也就是說，相同的底盤和一個電池可以適用于所有乘客車型。

電池單元厚度的變化允許SPS的機箱高度在85mm和145mm之間靈活配置。該電池系統(tǒng)配備了不同能量密度的大型軟包電池，充電容量從80kWh到150kWh不等。

 

孚能科技 SPS電池規(guī)格方向

事實上，如果一家汽車公司覆蓋所有車型并生產(chǎn)純電動汽車，那么就有幾個棘手的問題：

◎ 必須考慮電池組的尺寸和平臺化

◎ 功率覆蓋需要相對均衡，即相對完整

◎ 應在電池內(nèi)部進行系統(tǒng)考慮

這就是為什么需要電池系統(tǒng)覆蓋50-150kWh的所有功率，并且可以從長度、厚度和寬度三個參數(shù)調(diào)整軟包電池來解決這些問題。

 

 

● 電池尺寸設計優(yōu)化

孚能科技SPS電池的設計在尺寸上是靈活的，因此CTP的設計圖案可以進口。從其他國家來看，LG、SK On等電池制造商的技術(shù)路線都在從最初的模塊概念向模塊方向發(fā)展。不同的設計理念反映在產(chǎn)品的巨大差異上。

 

● 模塊化結(jié)構(gòu)帶來的尺寸效率

堆疊模式帶來的效率差異可以看出，孚能科技給出的體積利用率為75%。卷利用率=X方向利用率*Y方向利用率*Z方向利用率。

 

在SPS的設計中，完全彌補了小袋設計的最大缺陷。這仍然是非常顯著的，并且軟袋的靈活性已經(jīng)得到充分利用。此外，電池單元的尺寸變得更大，串聯(lián)和并聯(lián)的總數(shù)變得更小，這可以節(jié)省傳統(tǒng)模塊的一些結(jié)構(gòu)部件和連接設計。

 

電池體積變大后，大規(guī)模生產(chǎn)將如何進行？

在刀片電池領域，我們看到對疊片的精度有很高的要求——如果對準精度不夠高，就會影響最終的電池性能。

 

 

類似地，大軟包電池的制造要求也增加了。因此，電池制造升級后，整個過程的調(diào)整非常關(guān)鍵，這并不容易。從行業(yè)發(fā)展的角度來看，許多公司都在不斷改進層壓技術(shù)。

更具挑戰(zhàn)性的路徑是采用極片的熱層壓和多片層壓的融合技術(shù)。電池隔膜和極片是預先粘合和切割的，解決了隔膜在層壓過程中因張力釋放而產(chǎn)生褶皺的問題。

此外，如何解決堆疊的效率問題。該行業(yè)正在嘗試使用多刀切割和多片堆疊技術(shù)，在堆疊機方面，整機集成了極片放卷、切割、熱層壓、多片飛行堆疊和熱壓的功能。

通過縮短極片線圈和堆疊之間的片材傳送，減少了極片切割和層壓之間的加工精度誤差，并且熱壓極組極片處于穩(wěn)定的接合狀態(tài)。

此外，在制造端，通過集成CCD缺陷和尺寸檢測系統(tǒng)，提高了檢測產(chǎn)品缺陷的能力，確保了對堆疊過程中對準不良的實時監(jiān)控和消除。這也為增加軟包電池的尺寸提供了實質(zhì)性的途徑。

 

結(jié)論

從全球的角度來看，電池都在向巨大的尺寸發(fā)展。這是為了提高效率，同時也考慮了整個封裝的分組率和降低成本的要求。在鋁塑膜在中國國產(chǎn)化之前，軟包電池在中國市場一直處于相對弱勢的地位。

但隨著我國材料生產(chǎn)的進步和小軟包技術(shù)的不斷積累，以孚能科技為代表的大軟包技術(shù)路徑也是加大尺寸、優(yōu)化結(jié)構(gòu)。這條道路的發(fā)展速度與方形和圓柱形電池的發(fā)展速度一致。隨著SPS方案細節(jié)的逐步呈現(xiàn)，可以看出這已經(jīng)是一個非常重要的方向，值得長期觀察。