左圖：寧德時(shí)代CTp配套的北汽EU5，右圖：比亞迪“刀片電池”配套的比亞迪漢

去年起，“無(wú)模組”電池包突然大火。國(guó)內(nèi)兩大電池巨頭引領(lǐng)潮流，寧德時(shí)代推出“CTp（CellTopack）”電池包；比亞迪祭出刀片電池，以無(wú)模組方式直接成組為電池包；電池新秀公司——蜂巢能源，也對(duì)外公開(kāi)了CTp電池包。此外，還有一些公司也在研發(fā)類似技術(shù)。

“無(wú)模組”電池包，顧名思義，就是將電芯直接集成到電池包。

根據(jù)公司供應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)看，“無(wú)模組”電池包能夠提升體積利用率，并降低電池包的成本。

以寧德時(shí)代為例，其CTp電池包體積利用率提高了15％－20％，電池包零部件數(shù)量減少40％，生產(chǎn)效率提升了50％，電池包能量密度提升了10％－15％，可達(dá)到200Wh／kg以上。

比亞迪推出的則是采用磷酸鐵鋰的“刀片電池”，系統(tǒng)體積比能量提升達(dá)50％。在業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，這也是典型的“無(wú)模組”電池包。

蜂巢能源對(duì)外宣傳的數(shù)據(jù)是，與傳統(tǒng)590模組相比，蜂巢CTp第一代減少24％的零部件，第二代成組效率提升5－10％，空間利用率提升5％，零部件數(shù)量再減少22％。

從數(shù)據(jù)上看，取消模組的好處顯而易見(jiàn)，但是否會(huì)帶來(lái)新的問(wèn)題？“無(wú)模組”電池包是否沒(méi)有模組結(jié)構(gòu)？各家技術(shù)路線有何異同？對(duì)業(yè)界可能帶來(lái)什么影響？

1.“無(wú)模組”到底有沒(méi)有模組？

家家都說(shuō)“無(wú)模組”，是真的都沒(méi)有模組嗎？

例如，根據(jù)寧德時(shí)代專利CN209658278U來(lái)看，其CTp電池包就是有模組的。根據(jù)摘要所述，寧德時(shí)代電池包包含兩個(gè)以上的電池模組。

資料來(lái)源：寧德時(shí)代專利CN209658278U

比亞迪的“刀片電池”組成電池包，兼容有模組和無(wú)模組兩種形式。無(wú)模組模式下，電芯本身承擔(dān)一部分模組功能，做大了容量，但又提升了空間利用率，減少了材料和內(nèi)耗；有模組的情況下，模組結(jié)構(gòu)不包含端板和側(cè)板等結(jié)構(gòu)，也比傳統(tǒng)模組有所提升。

從比亞迪“刀片電池”多個(gè)專利來(lái)看，首先，電芯長(zhǎng)度遠(yuǎn)比一般要長(zhǎng)，形如刀片。在比亞迪專利CN110518174A中，長(zhǎng)度為400～2500mm。

資料來(lái)源：比亞迪專利CN110518174A注：100為電芯，即“刀片電池”

其次，“刀片電池”內(nèi)部多個(gè)極芯串聯(lián)。和電芯組成模組相比，同樣是提升電壓和容量，但減少了外殼以及外部安裝結(jié)構(gòu)，提高了空間利用率，保證了動(dòng)力鋰電池包的整體容量；同時(shí)，還減少了外部動(dòng)力連接件的使用，降低內(nèi)耗。

資料來(lái)源：比亞迪專利CN110518174A

第三，基于“刀片電池”，既可以做無(wú)模組電池包，也可以做有模組電池包。我們分析，無(wú)模組重要應(yīng)用于乘用車(chē)，有模組電池包重要應(yīng)用于商用車(chē)。

資料來(lái)源：比亞迪專利CN110518156A

第四，即便是有模組的電池包，基于“刀片電池”，該模組也能比常規(guī)模組節(jié)約一些結(jié)構(gòu)件，同樣達(dá)到提升體積能量密度的功能。

資料來(lái)源：比亞迪專利CN209389112U

蜂巢能源的CTp電池包專利CN109728219A，其本身描述的就是一個(gè)電池模組。蜂巢能源重要是通過(guò)加強(qiáng)梁和端板的集成在一起，使電池包的結(jié)構(gòu)更加緊湊，為電池包提升強(qiáng)度、降重。

資料來(lái)源：蜂巢能源專利CN109728219A

他們的模組和傳統(tǒng)模組有何不同？

一般來(lái)講，電池模組基本組成包括：模組控制、電池單體、導(dǎo)電連接件、塑料框架、冷板、冷卻管道、兩端的壓板，以及一套將這些構(gòu)件組合到一起的緊固件。其中兩端的壓板除了起到聚攏單體電芯，供應(yīng)一定壓力的用途以外，有時(shí)還會(huì)將模組與電池包的固定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在上面。

上述公司的電池包只是在某種程度上，減少了電池模組的部件，例如端板、側(cè)板，并且將電池模組做得比較大。

在某電池系統(tǒng)生產(chǎn)公司總經(jīng)理張先生看來(lái)，這些“無(wú)模組”的電池包，多數(shù)而言，更準(zhǔn)確的說(shuō)法應(yīng)該是簡(jiǎn)易模組或者大模組，最終目標(biāo)是減少電池包空間上的浪費(fèi)，并減少一些多余的重量，從而達(dá)到提升電池系統(tǒng)的能量密度的目的。

2.“無(wú)模組”已成趨勢(shì)

國(guó)內(nèi)只有上述三家公司在做“無(wú)模組”電池包嗎？

《電動(dòng)汽車(chē)觀察家》使用專利搜索引擎Soopat搜索發(fā)現(xiàn)，專利名稱中包含“無(wú)模組”三個(gè)字的動(dòng)力鋰電池公司并不少。

資料來(lái)源：Soopat

這還包括名稱中不含有“無(wú)模組”三個(gè)字的專利。例如，寧德時(shí)代、比亞迪和蜂巢能源三個(gè)典型“無(wú)模組”專利中就不包含這三個(gè)字。

當(dāng)然，假如將“無(wú)模組”概念改為“大模組”或者“簡(jiǎn)易模組”電池包，那么在做的公司數(shù)量就更多。據(jù)了解，捷威動(dòng)力、欣旺達(dá)、桑頓新能源科等公司都在做。

一家我國(guó)去年年度裝機(jī)量進(jìn)入TOp10的公司電池技術(shù)總工程師李先生表示，他家也已經(jīng)有大模組的產(chǎn)品，但目前還沒(méi)有上市，未來(lái)方形和軟包電芯都會(huì)有。

在李先生看來(lái)，大模組已經(jīng)是業(yè)內(nèi)發(fā)展趨勢(shì)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)模組不可能在各種車(chē)型上都得到最優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

“隨著市場(chǎng)擴(kuò)大，單一車(chē)型或一個(gè)系列車(chē)型的電池量能夠支撐獨(dú)立的模組設(shè)計(jì)的時(shí)候，電池包就變成了定制化。”

李先生的觀點(diǎn)與電池系統(tǒng)商張先生的觀點(diǎn)很類似，在張先生看來(lái)，這個(gè)技術(shù)既不新鮮也不困難，是新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。

但定制化路線經(jīng)濟(jì)么？

李先生表示，目前大車(chē)企已經(jīng)有定制化底盤(pán)的思想，多車(chē)型共用同一個(gè)電池包，量大了，定制化的經(jīng)濟(jì)型就能體現(xiàn)出來(lái)。

“假如特斯拉不走定制化路線，就不可能有今天的成功?！崩钕壬f(shuō)。

3.論創(chuàng)新：“刀片電池”最強(qiáng)

那么多公司在做“大模組”或者“簡(jiǎn)易模組”電池包，都有何異同？

《電動(dòng)汽車(chē)觀察家》在與多位業(yè)內(nèi)人士的溝通中發(fā)現(xiàn)，大家公認(rèn)比亞迪的“刀片電池”創(chuàng)新性最強(qiáng)。

上述電池系統(tǒng)生產(chǎn)商張先生對(duì)《電動(dòng)汽車(chē)觀察家》表示，大部分公司是將電池模組做大，電芯尺寸是基本沒(méi)有變化的。但是，“比亞迪從電芯層面就發(fā)生了較大變化。”

具體來(lái)看，“刀片電池”減少了電池包中橫梁或縱梁的使用，甚至可以不使用橫梁或縱梁，從而提高了電池包的空間利用率，進(jìn)而提高整個(gè)電池包的容量、電壓以及續(xù)航能力；此外，通過(guò)電芯本身也可以提高電池包整體的剛度。

這種大電芯的方式，到底能為比亞迪帶來(lái)怎么樣的效果呢？

通過(guò)比亞迪在專利中給出的數(shù)據(jù)可以看出，在電池包總體積不變的情況下，電池包的電量和能量密度都有較為明顯的提升。乘用車(chē)體積較小，因此，能容納電池的空間也相對(duì)較小，電池包體積能量密度便成為一個(gè)非常重要的數(shù)據(jù)。

具體來(lái)看，執(zhí)行例3相比比較例1，體積能量密度提升大約11．6％；執(zhí)行例5和比較例2相比，體積能量密度提升12．2％；執(zhí)行例6和比較例3相比，體積能量密度提升了18．1％。再比較車(chē)身尺寸，可以看出，尺寸越大，刀片電池體積能量密度提升幅度越高。

比亞迪比較例和執(zhí)行例數(shù)據(jù)

資料來(lái)源：比亞迪專利CN209389112U

刀片電池將會(huì)首個(gè)搭載在其新車(chē)型比亞迪“漢”上。

根據(jù)工信部最新一批新能源汽車(chē)推廣目錄信息來(lái)看，比亞迪漢EV的NEDC續(xù)航里程為550km（雙電機(jī)車(chē)型）、605km（單電機(jī)車(chē)型），配備電池系統(tǒng)能量密度為140Wh／kg。雖然質(zhì)量能量密度表現(xiàn)一般，但從續(xù)駛里程來(lái)看，“刀片電池”體積能量密度優(yōu)勢(shì)應(yīng)該得以發(fā)揮。

比亞迪“漢”

寧德時(shí)代和比亞迪“無(wú)模組”電池包差異很大。

根據(jù)寧德時(shí)代的專利描述，其電池包包括兩個(gè)以上的電池模組，兩個(gè)以上的電池模組均包括框架和容置于框架內(nèi)的多個(gè)電池單體。

寧德時(shí)代專利CN209658278U對(duì)模組的闡述

也就是說(shuō)，寧德時(shí)代的CTp電池包中電池模組已經(jīng)取消相應(yīng)的頂板、側(cè)板等零部件。在滿足電池包輕量化的同時(shí)，提高了電池包在整車(chē)的連接強(qiáng)度。

在張先生看來(lái)，寧德時(shí)代的CTp相當(dāng)于將電池模組做大?！凹偃鐚?shū)本比作電芯，裝書(shū)的箱子比作電池包，將捆書(shū)的打包帶比作電池組。5本書(shū)打成一捆，與20本書(shū)打成一捆，打包帶在箱子中占的體積是不同的，明顯后者打包帶占的體積要小很多?！?/p>

談到蜂巢能源的CTp結(jié)構(gòu)特點(diǎn)時(shí)，某汽車(chē)三電技術(shù)負(fù)責(zé)人向《電動(dòng)汽車(chē)觀察家》解釋說(shuō)，蜂巢能源簡(jiǎn)化了模組結(jié)構(gòu)，“以房子來(lái)比喻的話，就是將房梁和墻都做得很薄。”整體來(lái)看，并沒(méi)有太大創(chuàng)新性。

軟包方面，捷威動(dòng)力和桑頓也在模組方面進(jìn)行了探索。

例如，捷威動(dòng)力的柔性電池大模組成組結(jié)構(gòu)專利。

張先生表示，捷威動(dòng)力專利的重要特點(diǎn)也是簡(jiǎn)化了模組結(jié)構(gòu)，并將模組做大，并沒(méi)有太大創(chuàng)新。整體思路與寧德時(shí)代差不多。

資料來(lái)源：捷威動(dòng)力CN108666494A

桑頓的軟包無(wú)模組專利則更為簡(jiǎn)單。

根據(jù)桑頓專利CN209232839U的描述，其電芯組是通過(guò)螺栓固定在箱體上，電芯間通過(guò)結(jié)構(gòu)膠加以固定。

資料來(lái)源：桑頓新能源專利CN209232839U

對(duì)此，《電動(dòng)汽車(chē)觀察家》咨詢了桑頓新能源pack事業(yè)部負(fù)責(zé)人熊志江。熊志江告訴記者，這個(gè)專利技術(shù)目前還有待提升，尚未在乘用車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用，目前重要用做儲(chǔ)能。

不過(guò)熊志江表示，他們的產(chǎn)品也在向大模組電池包的方向發(fā)展，這個(gè)趨勢(shì)是可以肯定的。

“無(wú)模組”電池包的應(yīng)用，會(huì)帶來(lái)怎么樣的影響呢？

某業(yè)內(nèi)人士