“无模组”电池专利盘点：谁更牛一点

 

左图：宁德时代CTP配套的北汽EU5，右图：比亚迪“刀片电池”配套的比亚迪汉

去年起，“无模组”电池包突然大火。国内两大电池巨头引领潮流，宁德时代推出“CTP（Cell To Pack）”电池包；比亚迪祭出刀片电池，以无模组方式直接成组为电池包；电池新秀企业——蜂巢能源，也对外公开了CTP电池包。此外，还有一些企业也在研发类似技术。

“无模组”电池包，顾名思义，就是将电芯直接集成到电池包。

根据企业提供的数据来看，“无模组”电池包能够提升体积利用率，并降低电池包的成本。

以宁德时代为例，其CTP电池包体积利用率提高了15％－20％，电池包零部件数量减少40％，生产效率提升了50％，电池包能量密度提升了10％－15％，可达到200Wh／kg以上。

比亚迪推出的则是采用磷酸铁锂的“刀片电池”，系统体积比能量提升达50％。在业内人士看来，这也是典型的“无模组”电池包。

蜂巢能源对外宣传的数据是，与传统590模组相比，蜂巢CTP第一代减少24％的零部件，第二代成组效率提升5－10％，空间利用率提升5％，零部件数量再减少22％。

从数据上看，取消模组的好处显而易见，但是否会带来新的问题？“无模组”电池包是否没有模组结构？各家技术路线有何异同？对业界可能带来什么影响？

1.“无模组”到底有没有模组？

家家都说“无模组”，是真的都没有模组吗？

例如，根据宁德时代专利 CN 209658278 U来看，其CTP电池包就是有模组的。根据摘要所述，宁德时代电池包包含两个以上的电池模组。

 

资料来源：宁德时代专利 CN 209658278 U

比亚迪的“刀片电池”组成电池包，兼容有模组和无模组两种形式。无模组模式下，电芯本身承担一部分模组功能，做大了容量，但又提升了空间利用率，减少了材料和内耗；有模组的情况下，模组结构不包含端板和侧板等结构，也比传统模组有所提升。

从比亚迪“刀片电池”多个专利来看，首先，电芯长度远比一般要长，形如刀片。在比亚迪专利CN 110518174 A中，长度为400～2500mm。

 

资料来源：比亚迪专利CN 110518174 A  注：100为电芯，即“刀片电池”

其次，“刀片电池”内部多个极芯串联。和电芯组成模组相比，同样是提升电压和容量，但减少了外壳以及外部安装结构，提高了空间利用率，保证了动力电池包的整体容量；同时，还减少了外部动力连接件的使用，降低内耗。

 

资料来源：比亚迪专利CN 110518174 A

第三，基于“刀片电池”，既可以做无模组电池包，也可以做有模组电池包。我们分析，无模组主要应用于乘用车，有模组电池包主要应用于商用车。

 

资料来源：比亚迪专利 CN110518156 A

第四，即便是有模组的电池包，基于“刀片电池”，该模组也能比常规模组节约一些结构件，同样达到提升体积能量密度的功能。

 

资料来源：比亚迪专利CN 209389112 U

蜂巢能源的CTP电池包专利CN 109728219 A，其本身描述的就是一个电池模组。蜂巢能源主要是通过加强梁和端板的集成在一起，使电池包的结构更加紧凑，为电池包提升强度、降重。

 

资料来源：蜂巢能源专利 CN 109728219 A

他们的模组和传统模组有何不同？

一般来讲，电池模组基本组成包括：模组控制、电池单体、导电连接件、塑料框架、冷板、冷却管道、两端的压板，以及一套将这些构件组合到一起的紧固件。其中两端的压板除了起到聚拢单体电芯，提供一定压力的作用以外，有时还会将模组与电池包的固定结构设计在上面。

上述企业的电池包只是在某种程度上，减少了电池模组的部件，例如端板、侧板，并且将电池模组做得比较大。

在某电池系统生产企业总经理张先生看来，这些“无模组”的电池包，多数而言，更准确的说法应该是简易模组或者大模组，最终目标是减少电池包空间上的浪费，并减少一些多余的重量，从而达到提升电池系统的能量密度的目的。

审核编辑：符乾江