“無模組”電池專利盤點(diǎn)：誰更牛一點(diǎn)

左圖：寧德時代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，“無模組”電池包突然大火。國內(nèi)兩大電池巨頭引領(lǐng)潮流，寧德時代推出“CTP（Cell To Pack）”電池包；比亞迪祭出刀片電池，以無模組方式直接成組為電池包；電池新秀企業(yè)——蜂巢能源，也對外公開了CTP電池包。此外，還有一些企業(yè)也在研發(fā)類似技術(shù)。

“無模組”電池包，顧名思義，就是將電芯直接集成到電池包。

根據(jù)企業(yè)提供的數(shù)據(jù)來看，“無模組”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，這也是典型的“無模組”電池包。

蜂巢能源對外宣傳的數(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，但是否會帶來新的問題？“無模組”電池包是否沒有模組結(jié)構(gòu)？各家技術(shù)路線有何異同？對業(yè)界可能帶來什么影響？

1.“無模組”到底有沒有模組？

家家都說“無模組”，是真的都沒有模組嗎？

例如，根據(jù)寧德時代專利 CN 209658278 U來看，其CTP電池包就是有模組的。根據(jù)摘要所述，寧德時代電池包包含兩個以上的電池模組。

資料來源：寧德時代專利 CN 209658278 U

比亞迪的“刀片電池”組成電池包，兼容有模組和無模組兩種形式。無模組模式下，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”多個專利來看，首先，電芯長度遠(yuǎn)比一般要長，形如刀片。在比亞迪專利CN 110518174 A中，長度為400～2500mm。

資料來源：比亞迪專利CN 110518174 A 注：100為電芯，即“刀片電池”

其次，“刀片電池”內(nèi)部多個極芯串聯(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，保證了動力電池包的整體容量；同時，還減少了外部動力連接件的使用，降低內(nèi)耗。

資料來源：比亞迪專利CN 110518174 A

第三，基于“刀片電池”，既可以做無模組電池包，也可以做有模組電池包。我們分析，無模組主要應(yīng)用于乘用車，有模組電池包主要應(yīng)用于商用車。

資料來源：比亞迪專利 CN110518156 A

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。

資料來源：比亞迪專利CN 209389112 U

蜂巢能源的CTP電池包專利CN 109728219 A，其本身描述的就是一個電池模組。蜂巢能源主要是通過加強(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。

資料來源：蜂巢能源專利 CN 109728219 A

他們的模組和傳統(tǒng)模組有何不同？

一般來講，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，提供一定壓力的作用以外，有時還會將模組與電池包的固定結(jié)構(gòu)設(shè)計在上面。

上述企業(yè)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)企業(yè)總經(jīng)理張先生看來，這些“無模組”的電池包，多數(shù)而言，更準(zhǔn)確的說法應(yīng)該是簡易模組或者大模組，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。