电动汽车一般采用锂离子电池作为动力电池。动力电池实际上是一个统称,它包含电芯、模组以及电池包三个层级。 (1)电池的构造: 电芯,英文名称为Cell,可以用来充电和放电的锂离子电池基本单位,将正极、负极、隔膜、电解液封装在壳中,氧化还原反应就在这个空间中进行。 模组,英文名称为 Module,为了保护电芯免于受到外部的热、振动等冲击,将一定数量的电芯连接在一起,放入一个框架中组成电池的组件。 电池包,英文名称为Pack,是装入电动汽车的电池的最终形态,在电池模组的基础上装配电池管理系统(BMS)、冷却系统、线束等部件。 电芯、模组和电池包都是组成动力电池的单位,多个电芯组成模组,多个模组组成电池包,电池最终以一个电池包的形态装入电动汽车,如图所示,我们在电动汽车上看到的都是已经组好的电池包实物。
(2)电芯的封装:
一个电池包包含少则成百多则上千的电芯,电芯是电池最基本也是最核的单元。
电芯因其制造工艺不同,分为卷绕和层叠两种方式。
①卷绕。 卷绕的英文名称为Rol,即将电池的正负极片、隔膜通过卷绕机卷起来②层叠。 层叠的英文名称为 Stake,即将电池的正负极片、隔膜裁剪成规定尺寸后,再堆叠起来。
举一个比较形象的例子,如图所示,卷绕就如同“泡泡卷”一样,把正负极片和隔膜卷起来,该工艺简单成熟。目前我们生活中使用的电池基本上都是这样的形式。层叠,可以比作是“三明治”,正极极片和负极极片分别为最外层的“面包片”,隔膜便是夹在其中的“食材”把这三者堆叠起来。
卷绕又可以分为圆柱卷绕和方形卷绕,电芯极片以及隔膜通过卷绕或者层叠后再一起封装到外壳中,组成了圆柱电芯、方形电芯和软包电芯三种封装形式,如图所示。
每种封装各具特色,体现出不同类型锂电池的性能的优缺点,如下表所示。
圆柱形电池因为其工艺成熟,一直在大规模使用,特别受特斯拉青睐方形电池因为其安全性好,是目前较主流的技术路线;软包电池得益于其质量轻的优点,也颇受各大电池企业和电动汽车车企青睐。
