隨著國家對新能源汽車的續駛里程、動力電池的系統能量密度以及能耗的要求越來越高，動力電池的輕量化已成為一個備受關注的課題，要實現動力電池的輕量化，提高動力電池的成組效率迫在眉睫。

電池成組效率比較

對于不規則的電池箱體，圓柱電池可充分利用空間，相對方形和軟包更有優勢。通過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，但對模組設計要求較高，安全性不易把控。

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

據了解，目前，行業內圓柱電芯的模組成組效率約為87％，系統成組效率約為65％；軟包電芯模組成組效率約為85％，系統成組效率約為60％；方形電芯的模組成組效率約為89％，系統成組效率約為70％。

如果按照目前的系統成組效率計算，要達到《促進汽車動力電池產業發展行動方案》提出的2020年新型鋰離子電池系統能量密度260Wh／kg的要求，那么，圓柱單體電芯就需要達到400Wh／kg，軟包單體電芯能量密度要達到433Wh／kg，方形單體電芯能量密度需要達到371Wh／kg。顯然，2020年單體電芯能量密度要達到這個水平有難度，那么，進一步提高動力電池的成組效率就變得十分必要和緊迫。

在“‘獨具匠心智造未來’新能源行業峰會暨2018新形勢下動力電池發展方向研討會”上，華霆（合肥）動力技術有限公司總裁助理謝睿文表示，提高動力電池成組效率可以從模組優化和輕量化設計兩個方面入手。

模組優化設計

模組優化可以從多個方面著手。對于圓柱來說，業內新研發了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，相應重量減輕，電池系統中電芯數量減少，同時焊接配件的數量也相應減少。

提升空間利用率也是優化模組的一個重要途徑。動力電池PACK企業可以通過改進模組和熱管理系統設計，縮小電芯間距，從而提升電池箱體內空間的利用率。

還有一種解決方案，即使用新材料。比如，動力電池系統內的匯流排（并聯電路中的總線，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鋼和鋁，這樣也能減輕動力電池重量。

殼體輕量化設計

相對于新能源汽車的其他部件而言，動力電池殼體對防撞、防水、防火、防塵等方面的要求尤為嚴苛。除保障、容納電池外，動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，動力電池箱體防護等級較高。因此，動力電池殼體的輕量化有一定的難度，既要保障動力電池和乘客的安全，也要切實做到輕量化。

據測算，如果將動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勢，是實現汽車輕量化的上佳材料。然而，由于存在技術難度等原因，碳纖維電池箱價格高于普通材料，普及尚需時日。隨著碳纖維生產技術的不斷成熟，以及新能源汽車的快速發展，碳纖維電池箱需求量也會進一步加大。

從目前看，提高動力電池系統能量密度的方法不是太多，無外乎從提高單體能量密度和模組優化以及殼體的輕量化這幾個方面著手。總之，在動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