“小小电池背后都有什么门道，如何成了电动汽车领域的风向标？”

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越复杂，就代表着我们还在继续探索，也代表着电动汽车需要强大的“心脏”的渴望。

对于电动汽车的核心电池，要求安全、能量密度高、寿命长、充电时间短、且性能优良等。 每一个要求看起来都很苛刻，但不是电动汽车产业化的硬性指标。

那么，关于电动汽车的电池，怎样才能达成呢？ 怎样才能性能优秀呢？ 锂离子电池作为其最基本的单元，其优劣是重要的，这一点是毋庸置疑的。

但是，就我们最关注的安全性而言，单元安全，电池组安全吗？

2002年，磷酸铁锂( lfp )首次被美国valance企业产业化，很快就引起了中国市场的关注。 从2004年开始，我国掀起了投资磷酸铁锂材料和磷酸铁锂动力电池的热潮，磷酸铁锂比较稳定，安全性高。 此后，它成为我国正极材料的主要路线，争议暂时告一段落。

然而，随着特斯拉在动力电池中采用镍钴铝酸锂正极材料，争议再次出现。 磷酸锂能量密度低，已经处于劣势。

(三元材料)

调查显示，进入今年以来，国内锂电池正极材料产业整体趋于向三元材料转移，下游电池厂基本上都在开发三元材料的电芯，诱惑着上游材料公司开发三元材料和提高生产力。

一系列的变化证明了锂离子领域正在逐渐探索，逐渐走向成熟。 例如，电池组的安全性，光靠电池的安全性是不够的，必须上升到系统水平。 也就是说，电池组的安全性不仅依赖于某个单一要素，还依赖于整个电池系统。

何况，安全、可靠、性能优良的电池组与多行业知识的结合有关，要实现这一点，就需要更完整、可靠的系统。 正如飞机被认为是最安全的交通工具一样，不仅仅是“安全”的发动机，也不仅仅是“安全”的结构得到保障，还要综合利用人为分解、软件安全性、风险管理、定量风险判断等各种先进技术来预防事故发生

本文将从电池系统中取出核心部件的电池模块，并对各种模块结构进行说明。

电池模块可以理解为以串并联的方式组合锂离子电池，加装了单电池的监视和管理装置。 电池模块的结构往往决定一个电池组的性能和安全性。 其结构必须起到支撑、固定和保护单元的作用。 另外，如何满足过电流的要求、电流的均匀性、如何满足电池单元温度的控制、在有严重异常的情况下能否切断电源、是否发生连锁反应等，都是评价电池模块优劣的标准。

随着电动汽车的迅速发展和人们对性能的追求，热管理成为电池模块设计的重要一环。 自然冷却不能满足我们的诉求了。 风冷由于其效率低，而且对电池温度的一致性难以控制，表现力令人难以置信。 因此，对于要求高性能的电池模块，热管理的处理方案正在向液冷或相变材料转变。 本文介绍了各种结构单元的模块化设计。

方形电池模块

方形单元可以说是我国汽车动力电池中应用最多的单元。 那个盒子的材质是铝、钢、塑料。 其单元厚度是三种结构中最厚的，因此其内部和外表面的温差也很大。 其模块结构也多为自然冷却和空冷的结构。

让我们来看看宝马i3电池模块的设计。

i3的电池模块在结构上具备高性能模块所需的要素，可见高性能的电动汽车连细节都制作在一起。 当然其散热、均温及可靠性等还有待市场验证。

(宝马I三角形电池模块() ) ) ) )。

其电池为vda规格的bev2规格，模块组合方法为1p12s，由周围较厚的铝板固定。 将铝板之间通过焊接组合，从控制面板安装到模块的侧面。

模块结构非常坚固，但不可拆卸。 模块和模块之间的强电连接使用导线的形式，专用地开发了连接器，可以简单地连接。 另外，无论是强电线还是采集线，都使用现在可靠的、接触内部电阻小的超声波焊接与连接片连接。 连接片通过激光焊接的方法与单元连接。

将ntc固定在连接薄片上进行温度的采集。 完成后，上面被一张吸塑盘覆盖保护。 可以看到整个模块已经完成，结构非常坚固可靠，所有连接都很整齐。

当然，最重要的是小区的热管理。

i3模块的设计通过底面传热。 模块的底面与安装在电池箱底部的冷却管道接触，冷却管道中含有制冷剂。 该设计的冷却管可以平整地排列在箱底，其结构简洁可靠，适合批量生产。

(宝马I三角形电池模块() ) ) ) )。

软件包电池模块

软包电池的电池组也是最近很受欢迎的结构类型，多用于国外的电动汽车。

软包的单元的物理结构决定了不易爆炸，通常只有在壳体能够承受的压力足够高的情况下才可能破裂，但软包单元内部的压力变大时，压力会从铝膜的端部释放，从而导致漏液。 另外，软包的电池在几个电池结构中，散热最好。

目前市场上销售最多的是日产的leaf，模块结构为全密封式，不考虑散热，即散热。

另一方面，leaf在市场上频繁反馈的容量衰减过快，与这种热管理也无关。 显然随着人们对高性能电动汽车的追求，软包的电芯也需要主动的热管理结构。

让我们来看看世界出口处的液冷软包模块。 模块由单元层叠而成，单元之间隔开间隔配置的液冷板，保证了各单元有较大的面接触液冷板，逐一发挥了软包单元液冷的特点。

652▲液冷软件包电池模块() ) ) ) ) ) )。

(/S2 ) )当然，软包装的电池也不容易使液冷技术成熟，需要考虑液冷板的固定、密封性、绝缘性等。 且具有可靠的电连接、以及“保险丝”结构的连接片都是高性能软件包模块的方向。

可以看到，软包的单元与完整的模块结构相匹配，突出了特征。

圆柱电池模块

圆柱形单元可以说是各种电子产品中应用最广泛的结构。 现在在电动汽车领域也占有一定的份额。 最典型的是18650芯，其技术经过多年沉淀，在大规模自动生产的条件下，是目前最成熟、稳定、匹配性最好的芯。

圆柱形单元目前具有最高的能量密度，其三元材料单元可达210~250wh/kg。 目前，国内的圆筒电池组多为自然冷却或空冷结构，其效果并不完全令人满意。

让我们来看看将圆柱型电池推到风口浪尖的特斯拉电池模块。

我想不少人看过特斯拉的模块:

特斯拉汽车的制造需要18650个单元以上，模块需要400个单元以上，为了实现高性能化，需要在模块中整合多个功能，由此可知其工作量和难度很大。 其中，甚至使用了稍微跨越领域的技术，让眼前一亮，进行了拍摄。 就像单元连接的“保险丝”一样的设计。

可以说，处于电池领域的人，相反得到它的人很少。 也许这就是当局者粉丝。 这项技术的应用大大提高了电池的安全性能。 另外还有液冷管道的应用，大大处理了18650单元的散热和均温问题，大大帮助了电池的性能和寿命。 不仅如此，电池模块在空之间的尺寸上的使用可以说更为精致。

在这里还是不得不佩服对特斯拉事件进行极致追求的态度。 也就是说，这样的模块是高性能特斯拉电池组不可缺少的核心部件。

(特斯拉圆筒形电池模块() ) ) ) ) ) )。

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从以上的简单列举可以看出，任何结构的单元其实都有一点好的应用例子。 关于锂离子电池，作为革命性的产品，现在似乎也有很多不足和局限性。 但是，我们与其只是坐着等待材料的迅速发展，还不如多想想如何制造电池模块，制造电池系统。 这也是我们建立强大的“电动之心”必经之路。

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