動力電池主要的模組連接的方法匯總詳細資料概述

動力電池模組，將若干單體電芯通過導電連接件串并聯成一個電源，通過工藝、結構固定在設計位置，協同發揮電能充放存儲的功能?？梢哉f模組的基本作用就是連接、固定和安全防護。

常見的模組類型，根據電芯與導電母排的連接方式可以分成焊接、螺接、機械壓接三種形式。有研究表明，電芯單體與模組母排之間的連接方式，不僅僅影響制造效率，是否可以實現自動化，其對電池裝車以后的性能表現同樣會有不容忽視的影響。今天不挖為什么，只匯總一下主要的模組連接方式。

焊接

應用于電池模組的焊接工藝，主要有激光焊接、超聲波焊接和電阻焊。其中，激光焊配合工業機器人正在逐步成為自動化模組生產線的主力。

焊接工藝，效率高，易于實現自動化生產。在不斷改進焊接工藝，限制成型過程中的熱影響以后，在實際生產中的應用也越來越多。

圓柱電池模組激光焊接

焊接之后，是這個樣子的：

軟包電池模組焊接

電芯和母排的搭接形式是下面這個樣子：

焊接方形電池組

展覽會上，一家廠商的展品。

一些局部激光焊接電池單體和連接的焊點形狀：

螺接

螺接，用防松螺釘固定電芯與母排之間的連接。這種形式，工藝上比較簡單，但主要應用于單體容量比較大的電池系統中。尤其方形電池螺接結構比較多。

圓柱電池組的螺栓連接

在前些天看一個儲能展覽的時候，發現銀隆的圓柱電芯有螺接形式的，而中車的超級電容，其中圓柱形的也是螺接。下圖是在網上找到的圖片示意。大型圓柱電芯，螺接是一種常見形式。

方形電池組的螺栓連接

寶馬i3模組

三菱的2011款i－MiEV電池模塊

螺接電芯串聯的樣子

軟包電池組螺栓連接

Nissan Leaf軟包電芯小模組與母排之間是螺栓連接。

機械壓接

圓柱電池機械連接方案

該方案由于依靠導電件的彈性變形保持電池與回路的電連接，占用空間略大，導致能量密度受到影響，但好處也是顯而易見，電池在梯次利用中，拆解方便，獲得完整電芯的可能性高。

方案中導電件示意圖

組裝后的模組實物是這樣的:

軟包電芯機械壓接方案

依靠狹縫式的彈性導電結構，把軟包電池極耳直接夾持在模組導電件上獲得穩定電氣連接。省去焊接過程，同樣拆卸方便。小模組圖片中用紅色圈出來的位置，即為電氣連接位置。

三種連接方式的比較

焊接的連接電阻小于螺接，前面有一篇文章涉及到了這個實驗和相關數據。為了方便查看，重新復制粘貼在下面附錄中。文獻結論是，焊接的內阻小于螺接。連接電阻小，儲存在電池里的電能能夠以更高的效率支持汽車跑更遠的距離，這個是焊接明確的優點。同時，焊接的生產效率提升空間大，可以說總體上，焊接優于螺接。但也可以看到，螺接一般在大型電池上應用，其更強的導電能力得以凸顯，而效率低的劣勢被削弱了。

沒有找到機械壓接的具體數據，機械壓接的好處在于拆裝靈活，后期維護以及二次回收利用成功率高。缺點是組裝效率難于大幅度提升，若機械連接結構設計不夠合理，則在長期的道路車輛運行環境下，接觸電阻發生變化的可能性高。

附錄：焊接螺接對比實驗

模組形式如下圖所示。選取某廠家軟包裝鈦酸鋰電池進行成組，其特性參數如下表所示。

鋰電池模塊由鈦酸鋰電池、模塊安裝板、絕緣隔離塊、罩殼、長連接排、短連接排、極柱組成，鋰電池模塊結構如下圖所示。每兩個模塊安裝板中間放置一個電池，形成5 并3 串的結構形式，串并聯連接使用長連接排和短連接排將電池連接在一起，電池與長/ 短連接排之間以螺絲螺母的連接方式緊固。

極柱作為鋰電池模塊對外輸出的接口，與短連接排相連，連接方式也為螺絲連接。長連接排與短連接排之間以絕緣隔離塊進行電氣隔離。

連接方式一：全螺絲連接的鋰電池模塊，即鋰電池與長/短連接排、短連接排與極柱之間的連接全部采用螺絲連接的方式。

連接方式二：半激光焊接半螺絲連接的鋰電池模塊，即鋰電池與長/短連接排之間的連接采用激光焊接，而短連接排與極柱之間的連接采用螺絲連接的方式。

連接方式三：激光焊接與一體式極柱的鋰電池模塊，即鋰電池與長/短連接排之間的連接采用激光焊接，而短連接排與極柱做成一個整體的零件。

測試方法，單獨測試螺絲連接和激光焊接的連接阻抗，各取一塊短連接排與一節鋰電池分別做螺絲連接和激光焊接實驗，測量記錄下各自的連接阻抗。同時通過測量鋰電池模塊正負極兩端來得到整個模塊的內阻值，從而比較不同連接方式下鋰電池模塊的內阻差異。連接阻抗和內阻均采用HIOKI 電池測試儀測量獲得。

在鋰電池模塊內布置若干熱電阻或熱電偶作為溫度測量點，通過充放電實驗測試鋰電池模塊不同溫度點的溫度情況。鋰電池模塊額定電流為100A，考慮到超負荷運行的極限電流大約為120A，故在實驗測試中以電流120A 的極限情況進行充放電。記錄充放電過程中各溫度測量點的最高溫度、溫升和溫差。連接方式一的鋰電池模塊溫度測量點為4 個(受當時條件限制，只測了4個關鍵點)，采用的是熱電阻測溫。連接方式二和三的鋰電池模塊溫度測量點為12個，采用的是熱電偶測溫。

經過實驗測試，連接阻抗和鋰電池模塊內阻如表2 所示。不同連接方式的鋰電池模塊經過120 A 充放電(一個充放電循環)實驗，其測量點的溫度測試結果如下表所示。

實驗結果分析，從數據可以看出，螺絲連接的連接阻抗要遠遠大于激光焊接的連接阻抗。形成螺絲連接的連接阻抗大的主要影響因素有：連接面表面不平整(表面粗糙度較大)；受到環境因素影響，長/短連接排和電池接觸面產生氧化或腐蝕；螺絲擰緊力不夠，每個螺絲的擰緊力矩不一致；外界因素干擾引起螺絲松動，包括在運輸、搬運過程中振動引起的螺絲松動。由于激光焊接是將光能轉化為熱能，使材料熔化，從而達到焊接的目的，相當于將兩者熔為一體，因此這種連接方式的阻抗必定會比較小。從鋰電池模塊內阻上看，連接方式三的鋰電池模塊內阻優于連接方式一和連接方式二。

參考文獻：

1 王麗梅，集成方式對磷酸鐵鋰電池組SOC間偏差的影響;

2 胡春姣，純電動汽車鋰離子電池模塊設計及熱特性分析;

3 鄭鄖，基于儲能的退役動力電池梯次利用成組連接技術;

4 周吉，鋰電池成組連接技術的研究;

部分圖片來自129lab，其余圖片來自互聯網公開資料。只做學習交流之用，轉發請與后臺聯系。

文一波：新能源汽車崛起 從核心技術突破開始

導讀：“中興事件”的啟示表明，中國制造最大的詬病即在對核心技術的掌控上。在當前國內新能源汽車產業如火如荼的背景之下，新能源汽車產業要想真正崛起應從以“三電”為代表的核心技術突破開始。

近日，中興通訊遭美國禁運制裁事件備受關注。

當地時間4月16日，美國商務部網站公告，7年內禁止美國企業向中興通訊出口任何技術、產品。公告稱，中興通訊違反了2017年與美國政府達成的和解協議。美國政府指控中興通訊違反美對伊朗的出口管制政策。

中興通訊事件再次暴露出中國在一些關鍵核心技術上受制于人的軟肋?？梢灶A見的是，如若核心元器件不能及時到位，中興將面臨巨大危機。與此同時，業界、學界乃至全社會亦有擔心，在中美貿易爭端不斷升級的背景下，中興通訊是否只是開始？

回答不容樂觀。

桑德集團董事長文一波在日前召開的“新時代新租賃——金融租賃十周年高峰論壇”上坦言：“我國是一個對石油高度依存的國家，而且運輸的生命線有很多不確定性。如果像美國制裁中興一樣，將來有一天中國的石油生意也受到制裁，那么中國的經濟命脈可能也將面臨巨大的危險?！?/p>

文一波認為，“中興事件”的啟示表明，中國制造最大的詬病即在對核心技術的掌控上。在當前國內新能源汽車產業如火如荼的背景之下，新能源汽車產業要想真正崛起應從以“三電”為代表的核心技術突破開始。

新時代的機遇與挑戰

不管承認與否，中國確實已經“日益走近世界舞臺的中央”。

中國是目前全球產業鏈最完整的國家。文一波指出，我國擁有39個工業大類，191個中類，525個小類，是全世界唯一擁有聯合國產業分類中全部工業門類的國家，從而形成了一個舉世無雙、行業齊全的工業體系。

“但是在過去的發展過程中間有些產能還是比較落后，高污染、高能耗、缺乏競爭力的產業依然存在?！蔽囊徊ㄕf，在這種情況下，加快淘汰落后產能是必然要求，加快發展先進制造業是重要抓手。

當前我們有很多領域的產能位居世界第一，一些領域甚至超過其他所有國家之和，工業增加值是美、日、德、印之和。我們需要找到一些有足夠寬度的“藍?！?，以實施“中國制造2025”為抓手，加快實現我國制造業由高速增長向高質量發展的跨越。

當前還是一個快速變化與革新的時代。我們必須面對和適應網絡化技術、區塊鏈技術、5G網絡技術帶來的變化和沖擊。作為有著二十多年環境和新能源從業經驗的領軍人物，文一波一向以前瞻的眼光和謀略著稱。他坦言在新時代的宏觀背景下，機遇與挑戰并存，企業最應該做的，是找尋一片足夠大的“藍?！?，用新工具、新思維創造一個新行業。

新能源汽車的召喚與痛點

中興的遭遇一度令文一波聯想到了中國的新能源產業。

他指出，當前我國的能源戰略存在一定程度上的軟肋。首先，我國富煤、貧油、少氣，以煤為主的能源結構嚴重污染環境，影響和危害人類健康。其次，至2020年中國的汽車耗油量占石油消費將超過57%。第三，我國石油對外依存度逼近70%，尤其在當前復雜的國際形勢面前越發被動，難以為繼。在這種形勢下，改變能源結構，推動以新能源汽車特別是電動汽車代替傳統燃油車是必然選擇。

目前中國汽車產能差不多占了全球接近一半。但是，中國的汽車基本上是一個代工的狀況，核心技術基本上沒有通過市場，核心部件如高端發動機、變速箱等技術仍依賴歐美日。而且大多高端的車型也只在國外生產，我國只生產了一些中低端車型。鑒于近幾年的實踐證明，新能源汽車產業“彎道超車”這個路徑是可以行得通的。一方面電動汽車采用了全新的技術，中國和國外的差距并不是很大，最核心的三電（電池、電機、電控）技術正發展迅猛，其他如無人駕駛、車聯網等新技術新模式也正在形成。最核心的硬件部分在過去的三四年已經發生了翻天覆地的變化，像鋰電池，中國已經成為全球最大的鋰電池的生產和消費大國，而且技術水平跟國外已經逐步接近。鋰電池的安全性、電動汽車的安全性、續航里程和使用的便捷程度等方面中國也已經都在快速解決。事實上，我國已是世界上新能源產業發展最為迅速的國家之一，無論是產業鏈完整度，還是產業規模都處在全球領先地位。

當然，新能源產業仍然存在諸多問題，比如棄風、棄光?！耙恍┑胤綏夛L棄光的比例已經超過50%，一方面我們發了很多清潔能源的電，另外一方面這些電我們卻不能使用，因為消納能力不足、外送能力有限、時空分布不均?！钡?，因此文一波談到，大力發展儲能和智慧能源，改善能源結構的同時，可進一步解決新能源汽車產業的發展痛點。而且電動汽車的發展將來會帶動分布式儲能發展，對于能源結構的調整會有良好推動。

文一波強調，盡管國家對新能源汽車產業的政策支持力度明顯加大，新能源汽車電動化、智能化、網聯化、共享化的發展趨勢日漸明朗，但其核心“三電”技術的突破才是重中之重?！爸信d事件”也再次為我們敲響了警鐘，唯有將核心技術掌握在自己手里，才是真正的成功。

桑德的新能源技術實踐與生態布局

文一波談到，中國制造2025規劃的核心思想是制造業轉型升級，側重鼓勵高新技術發展，大家都面臨重大挑戰，尤其新能源汽車產業，更要求定制化、柔性化、物聯網。中國其實在制造業領域有足夠雄厚的基礎，2025無論是從智能制造、工業強基、綠色制造和高端制備方面都有機會做出突破，做出根本性的轉變。桑德也正在向質量、創造和品牌方向努力。中國需要在技術、模式方面做出變革的實干企業來推動中國制造2025的發展。

得益于相關政策的利好，以及桑德技術研發與生態型全產業鏈的戰略布局，桑德經過幾年的探索與實踐，現已逐步成為助推中國新能源汽車產業發展的重要力量。

文一波指出，依托強大的資金實力與先進的研發能力，桑德以新能源汽車核心的“三電”為重點方向，不斷投入和積淀研發技術，不斷促進產品迭代創新，在較短的時間內取得了令人矚目的成就。前不久桑德攜手長安汽車協同開發汽車產品，并由桑德獨家提供大三電等關鍵零部件，以保障定制車關于續航里程等要求?！翱梢哉f，桑德是目前國內為數不多的能夠同時提供大小三電的新能源汽車配件廠商之一?！?/p>

中國真正要實現新能源汽車的彎道超車或者變道超車，一定要改變像過去傳統汽車在發動機和變速箱落后的面貌，一定要在“三電”領域取得突破，因此桑德在核心三電方面做了廣深的布局?！拔覀冋趪@新能源汽車和新能源汽車的使用做一個生態鏈，包括鋰電池平臺、數據平臺、多能源系統等。電池生態鏈平臺包括前驅體、正極材料、電芯生產、電池封裝、電池管理（BMS）、電池回收、電池梯次利用、廢電池再生等。數據平臺包括電池云平臺、易泊充平臺、智慧能源平臺等。任何物理環節都能產生數據，這些數據反過來又會對我們的產品提升帶來一定的支持?！蔽囊徊ㄕf。在這一趨勢下，桑德走向了全平臺的發展階段，打造了桑德新能源生態鏈體系。

他介紹，桑德新能源業務以電池（桑頓新能源）為核心，協同電池管理系統（優旦科技）、電驅動系統（意譜電動）、車聯網智能監控平臺（智慧云行）、泊車充電（桑德無線）、儲能（桑德智慧能源）、電池回收及材料再生（鴻捷回收），并攜手桑德新環衛、66微貨等，構成一個開放融合的新能源全產業鏈循環圖。

與此同時，桑德積極創新能源產業上下游合作模式，讓運營成本更可控。文一波介紹，今年初桑德牽手長安汽車、六六順集團，一改傳統汽車研發生產及銷售模式，由運營商結合市場需求向車企上下游發起定制新能源汽車。

文一波強調，盡管國家對新能源汽車產業的政策支持力度明顯加大，新能源汽車電動化、智能化、網聯化、共享化的發展趨勢日漸明朗，但其核心“三電”技術的突破才是重中之重?！爸信d事件”也再次為我們敲響了警鐘，唯有將核心技術掌握在自己手里，才是真正的成功。

桑德的新能源技術實踐與生態布局

文一波談到，中國制造2025規劃的核心思想是制造業轉型升級，側重鼓勵高新技術發展，大家都面臨重大挑戰，尤其新能源汽車產業，更要求定制化、柔性化、物聯網。中國其實在制造業領域有足夠雄厚的基礎，2025無論是從智能制造、工業強基、綠色制造和高端制備方面都有機會做出突破，做出根本性的轉變。桑德也正在向質量、創造和品牌方向努力。中國需要在技術、模式方面做出變革的實干企業來推動中國制造2025的發展。

得益于相關政策的利好，以及桑德技術研發與生態型全產業鏈的戰略布局，桑德經過幾年的探索與實踐，現已逐步成為助推中國新能源汽車產業發展的重要力量。

文一波指出，依托強大的資金實力與先進的研發能力，桑德以新能源汽車核心的“三電”為重點方向，不斷投入和積淀研發技術，不斷促進產品迭代創新，在較短的時間內取得了令人矚目的成就。前不久桑德攜手長安汽車協同開發汽車產品，并由桑德獨家提供大三電等關鍵零部件，以保障定制車關于續航里程等要求?！翱梢哉f，桑德是目前國內為數不多的能夠同時提供大小三電的新能源汽車配件廠商之一?！?/p>

中國真正要實現新能源汽車的彎道超車或者變道超車，一定要改變像過去傳統汽車在發動機和變速箱落后的面貌，一定要在“三電”領域取得突破，因此桑德在核心三電方面做了廣深的布局?！拔覀冋趪@新能源汽車和新能源汽車的使用做一個生態鏈，包括鋰電池平臺、數據平臺、多能源系統等。電池生態鏈平臺包括前驅體、正極材料、電芯生產、電池封裝、電池管理（BMS）、電池回收、電池梯次利用、廢電池再生等。數據平臺包括電池云平臺、易泊充平臺、智慧能源平臺等。任何物理環節都能產生數據，這些數據反過來又會對我們的產品提升帶來一定的支持?！蔽囊徊ㄕf。在這一趨勢下，桑德走向了全平臺的發展階段，打造了桑德新能源生態鏈體系。

他介紹，桑德新能源業務以電池（桑頓新能源）為核心，協同電池管理系統（優旦科技）、電驅動系統（意譜電動）、車聯網智能監控平臺（智慧云行）、泊車充電（桑德無線）、儲能（桑德智慧能源）、電池回收及材料再生（鴻捷回收），并攜手桑德新環衛、66微貨等，構成一個開放融合的新能源全產業鏈循環圖。

與此同時，桑德積極創新能源產業上下游合作模式，讓運營成本更可控。文一波介紹，今年初桑德牽手長安汽車、六六順集團，一改傳統汽車研發生產及銷售模式，由運營商結合市場需求向車企上下游發起定制新能源汽車。