关于锂离子电池，你不知道的秘密还有哪些（下）？-电子工程世界

上期关于锂离子电池科普的讲堂，跟各位讲解了锂电池的原理、加工方法、用到的设备以及不同电池厂商的市场情况。本期【讲堂】主要是延续上一篇文章，就动力电池常提到的模组PACK、CTC、CTB等概念跟各位进行简单的科普。

上文就锂电芯的生产过程进行了详细的介绍，包括浆料搅拌、涂布、辊压、叠片/卷绕、化成分容等。经过这一系列工艺过程，一颗颗完整的电芯就生产制造出来了。但是，在前几年动力电池发展初期，这样一颗颗电芯还不能直接装到车上进行供电，这中间还需要模组PACK，也就是电池包设计。那么，模组PACK具体指的是什么？是不是必须要有这个工艺流程呢？

什么是锂离子动力电池的模组、PACK？

在了解锂离子动力电池的模组和PACK之前，我们首先需要明白，锂离子动力电池是由多个电芯组合而成的。这些电芯被串联或并联在一起，以形成一个电池组。而模组和PACK则是这个电池组的重要组成部分。

圆柱电芯模组

模组：模组是由多个单体电芯组合而成的，这些电芯被串联或并联在一起。它们通常由一个或多个导电片组成，用于连接单体电芯和电池管理系统。模组的主要作用是提高电池组的能量密度和安全性，同时方便生产和维护。

动力电池PACK拆解图，主要包括电池模组、机构系统、电气系统、热管理系统和BMS等

PACK：PACK则是在模组的基础上，将多个模组再次组合成一个完整的电池包。这个电池包通常会配备有冷却系统、电池管理系统和其他必要的附件。PACK的主要作用是提供给车辆使用，作为车辆的储能设备。

为什么要制造模组、PACK？

制造模组和PACK的主要原因是为了提高锂离子动力电池的能量密度和安全性，同时方便生产和维护。通过将多个单体电芯组合成一个模组，可以减少电池组中的连接点数量，降低内阻，提高能量传输效率。而将多个模组组合成一个PACK，则可以进一步提高电池组的能量密度和安全性，方便车辆的使用和维护。

对于电动汽车而言，采用模组PACK有什么好处？

又有什么坏处呢？

搭载模组PACK的电动汽车的优点主要包括：

能量密度较高：通过合理的模组排布和结构设计，搭载模组PACK的电动汽车能够实现较高的能量密度，从而提高续航里程。

易于维护和更换：模组PACK的设计使得电池组结构清晰，方便维修和更换。

技术成熟：模组PACK技术相对成熟，已经得到了广泛的应用和验证。

搭载模组PACK的电动汽车的缺点主要包括：

重量较大：模组PACK本身具有一定的重量，会增加整车的重量，从而影响续航里程。

成本较高：模组PACK需要耗费较多的材料和工艺成本，导致整车成本增加。

体积较大：模组PACK需要占用一定的空间，可能会影响整车的空间布局和外观设计。

CTP、CTC、CTB技术是什么？

能解决模组PACK的短板问题吗？

CTP（Cell to Pack）、CTC（Cell to Chassis）和CTB（Cell to Body）技术是近年来新兴的锂离子电池技术，它们改变了传统的电池组设计方式，提高了能量密度和安全性。

CTP技术：CTP技术是将多个电芯直接集成在一个整体的电池壳中，省去了模组的环节。这种技术减少了零件数量，降低了成本，并且提高了能量密度。目前，特斯拉的Model 3采用了CTP技术。

CTC技术：CTC技术是将电池组直接集成到车辆的底盘中，省去了PACK的环节。这种技术进一步减少了零件数量，降低了成本，并且提高了能量密度。目前，特斯拉的Model S Plaid和Model X Plaid采用了CTC技术。

CTB技术：CTB技术是将电池组直接集成到车辆的车身结构中，使得车身结构和电池组成为一个整体。这种技术进一步提高了能量密度和安全性，并且简化了生产和维护。目前，比亚迪的海豹 ( 参数 | 询价 ) 和宋L采用了CTB技术。

除了结构上的设计

还有哪些新技术可以提高能量密度和续航？

其实上面各种新技术的发展，要解决的一个核心问题就是电池包的能量密度。CTP/CTC/CTB三种技术都是在结构上进行优化设计。除此之外，一些新技术的发展也可以大幅提升能量密度，进而提升续航里程。

目前锂离子电池的新技术主要包括固态锂离子电池、锂硫电池和锂空气电池等。这些新技术可以提高能量密度、延长使用寿命、提高安全性等。

1. 固态锂离子电池：固态锂离子电池使用固态电解质代替了传统的液态电解质，提高了安全性。同时，固态电解质具有更高的离子电导率，可以提高能量密度和充电速度。目前，固态锂离子电池还处于研发阶段，但是已经有一些公司开始生产固态锂离子电池样品并进行测试。目前搭载固态电池的车型包括：

蔚来ET7：蔚来汽车在2023年夏季发布了150kWh的固态电池，该电池由卫蓝新能源和蔚来共同研发，电池正负极采用高镍+硅碳+预锂化的产品路线，其能量密度高达360Wh/kg，高于宁德时代的麒麟电池以及特斯拉的4680电池。

岚图追光：这是目前市面上唯一一款搭载半固态电池的在售新能源汽车，半固态电池的供应商为孚能科技，电池容量为82.11kWh，可为车辆提供580公里的CLTC纯电续航，电池能量密度为170Wh/kg。

此外，还有一些其他汽车制造商也在积极布局下一代锂离子电池技术的研发和生产，例如通用汽车、宝马等。这些新技术的发展将进一步推动电动汽车市场的普及和发展。

2. 锂硫电池：锂硫电池使用硫作为正极材料，具有高能量密度和低成本等优点。但是，锂硫电池的寿命较短，且在充电和放电过程中会发生体积变化，导致容量衰减。目前，锂硫电池还处于研发阶段，但是已经有一些公司开始进行小规模生产并进行测试。

3. 锂空气电池：锂空气电池使用空气中的氧气作为正极材料，具有极高的能量密度和安全性。但是，锂空气电池的寿命较短，且需要特殊的电极结构和反应机制来维持稳定性。目前，锂空气电池还处于研发阶段。

目前各主要电池厂商

汽车厂商关于电池技术是如何规划的？

未来还有哪些新技术方向？

1. 固态电池技术：宁德时代计划在未来几年内实现固态电池的商业化应用；比亚迪也在推进固态电池技术的研发和应用，计划在未来几年内实现量产。

2. 锂硫电池、锂空气电池技术：正如上文提到的，目前还没有明确的商业化时间表，但部分厂商已经在试制阶段进行测试。

3. 4680大圆柱电池技术：4680大圆柱电池是一种新型的锂离子电池，具有高能量密度、长寿命和快速充电等优点。特斯拉已经在其新款车型上采用了4680大圆柱电池，并计划在未来几年内实现大规模生产。此外，宝马也一直深耕大圆柱电池研究，虽然大圆柱还不是目前市场主流，但是随着技术进一步提升以及不断的装车验证，未来发展潜力不容小觑。