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。國內兩大電池巨頭引領潮流，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。
“無模組”電池包，顧名思義，就是將電芯直接集成到電池包。
根據企業(yè)提供的數據來看，“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%，電池包零部件數量減少40%，生產效率提升了50%，電池包能量密度提升了10%-15%，可達到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50%。在業(yè)內人士看來，這也是典型的“無模組”電池包。
蜂巢能源對外宣傳的數據是，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%，零部件數量再減少22%。
從數據上看，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構？各家技術路線有何異同？對業(yè)界可能帶來什么影響？
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“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，根據寧德時代專利 CN 209658278 U來看，其CTP電池包就是有模組的。根據摘要所述，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，減少了材料和內耗；有模組的情況下，模組結構不包含端板和側板等結構，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構，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，無模組主要應用于乘用車，有模組電池包主要應用于商用車。
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)約一些結構件，同樣達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梁和端板的集成在一起，使電池包的結構更加緊湊，為電池包提升強度、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構設計在上面。
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、側板，并且將電池模組做得比較大。
在某電池系統(tǒng)生產企業(yè)總經理張先生看來，這些“無模組”的電池包，多數而言，更準確的說法應該是簡易模組或者大模組，最終目標是減少電池包空間上的浪費，并減少一些多余的重量，從而達到提升電池系統(tǒng)的能量密度的目的。
2
“無模組”已成趨勢
國內只有上述三家企業(yè)在做“無模組”電池包嗎？
《電動汽車觀察家》使用專利搜索引擎SooPat搜索發(fā)現，專利名稱中包含“無模組”三個字的動力電池企業(yè)并不少。
資料來源：SooPat
這還包括名稱中不含有“無模組”三個字的專利。例如，寧德時代、比亞迪和蜂巢能源三個典型“無模組”專利中就不包含這三個字。
當然，如果將“無模組”概念改為“大模組”或者“簡易模組”電池包，那么在做的企業(yè)數量就更多。據了解，捷威動力、欣旺達、桑頓新能源科等企業(yè)都在做。
一家中國去年年度裝機量進入TOP10的企業(yè)電池技術總工程師李先生表示，他家也已經有大模組的產品，但目前還沒有上市，未來方形和軟包電芯都會有。
在李先生看來，大模組已經是業(yè)內發(fā)展趨勢，因為標準模組不可能在各種車型上都得到最優(yōu)化的系統(tǒng)設計。
“隨著市場擴大，單一車型或一個系列車型的電池量能夠支撐獨立的模組設計的時候，電池包就變成了定制化?！?/strong>
李先生的觀點與電池系統(tǒng)商張先生的觀點很類似，在張先生看來，這個技術既不新鮮也不困難，是新能源汽車產業(yè)發(fā)展到一定階段的產物。
但定制化路線經濟么？
李先生表示，目前大車企已經有定制化底盤的思想，多車型共用同一個電池包，量大了，定制化的經濟型就能體現出來。
“如果特斯拉不走定制化路線，就不可能有今天的成功?！崩钕壬f。
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論創(chuàng)新：“刀片電池”最強
那么多企業(yè)在做“大模組”或者“簡易模組”電池包，都有何異同？
《電動汽車觀察家》在與多位業(yè)內人士的溝通中發(fā)現，大家公認比亞迪的“刀片電池”創(chuàng)新性最強。
上述電池系統(tǒng)生產商張先生對《電動汽車觀察家》表示，大部分企業(yè)是將電池模組做大，電芯尺寸是基本沒有變化的。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，進而提高整個電池包的容量、電壓以及續(xù)航能力；此外，通過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怎樣的效果呢？
通過比亞迪在專利中給出的數據可以看出，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。乘用車體積較小，因此，能容納電池的空間也相對較小，電池包體積能量密度便成為一個非常重要的數據。
具體來看，實施例3相比對比例1，體積能量密度提升大約11.6%；實施例5和對比例2相比，體積能量密度提升12.2%;實施例6和對比例3相比,體積能量密度提升了18.1%。再對比車身尺寸，可以看出，尺寸越大，刀片電池體積能量密度提升幅度越高。
比亞迪對比例和實施例數據
資料來源：比亞迪專利CN 209389112 U
刀片電池將會首個搭載在其新車型比亞迪“漢”上。
根據工信部最新一批新能源汽車推廣目錄信息來看，比亞迪漢EV的NEDC續(xù)航里程為550km（雙電機車型）、605km（單電機車型），配備電池系統(tǒng)能量密度為140Wh/kg。雖然質量能量密度表現一般，但從續(xù)駛里程來看，“刀片電池”體積能量密度優(yōu)勢應該得以發(fā)揮。
比亞迪“漢”
寧德時代和比亞迪“無模組”電池包差異很大。
根據寧德時代的專利描述，其電池包包括兩個以上的電池模組，兩個以上的電池模組均包括框架和容置于框架內的多個電池單體。
寧德時代專利 CN 209658278 U對模組的闡述
也就是說，寧德時代的CTP電池包中電池模組已經取消相應的頂板、側板等零部件。在滿足電池包輕量化的同時，提高了電池包在整車的連接強度。
在張先生看來，寧德時代的CTP相當于將電池模組做大?！叭绻麑颈茸麟娦荆b書的箱子比作電池包，將捆書的打包帶比作電池組。5本書打成一捆，與20本書打成一捆，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。”
談到蜂巢能源的CTP結構特點時，某汽車三電技術負責人向《電動汽車觀察家》解釋說，蜂巢能源簡化了模組結構，“以房子來比喻的話，就是將房梁和墻都做得很薄?！闭w來看，并沒有太大創(chuàng)新性。
軟包方面，捷威動力和桑頓也在模組方面進行了探索。
例如，捷威動力的柔性電池大模組成組結構專利。
張先生表示，捷威動力專利的主要特點也是簡化了模組結構，并將模組做大，并沒有太大創(chuàng)新。整體思路與寧德時代差不多。
資料來源：捷威動力 CN 108666494 A
桑頓的軟包無模組專利則更為簡單。
根據桑頓專利CN 209232839 U的描述，其電芯組是通過螺栓固定在箱體上，電芯間通過結構膠加以固定。
資料來源：桑頓新能源專利 CN 209232839 U
對此，《電動汽車觀察家》咨詢了桑頓新能源pack事業(yè)部負責人熊志江。熊志江告訴記者，這個專利技術目前還有待提升，尚未在乘用車領域應用，目前主要用做儲能。
不過熊志江表示，他們的產品也在向大模組電池包的方向發(fā)展，這個趨勢是可以肯定的。
“無模組”電池包的應用，會帶來怎樣的影響呢？
某業(yè)內人士對《電動汽車觀察家》表示，影響主要有兩點：
首先，車企和電池企業(yè)的關系方面，車企對電池企業(yè)的依賴度必然增強，電池企業(yè)的話語權增強、議價能力增強。
其次，在產品方面，大模組電池包對電芯一致性、可靠性的要求很高，因為沒有模組后，剔除損壞電芯的難度增加，以至于后期的梯次利用都會很麻煩。
無論如何，“無模組”電池包在中國已經成為新的發(fā)展方向。現階段應用“無模組”電池包的乘用車企并不算多。雖然成本下降明顯，但大部分車企對產品的可靠性和售后維修仍存有疑慮。隨著“無模組”電池包量產的乘用車的出現，產品經過時間驗證后，相信會有越來越多的車企采用這一技術。（完）
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