目前,行業內圓柱電芯的模組成組效率約為87%,系統成組效率約為65%。對於不規則的動力電池箱體,圓柱動力電池可充分利用空間,相對方形和軟包更有優勢。透過減小電芯間距和模組輕量化,可使模組成組效率得到較大提高。
軟包電芯模組成組效率約為85%,系統成組效率約為60%。軟包電芯的單體能量密度比圓柱和方形有更高的提升空間,但對模組設計要求較高,安全性不易把控。
在成組效率方面,相較於軟包和圓柱動力電池,方形動力電池的成組效率更高。方形電芯的模組成組效率約為89%,系統成組效率約為70%。方型電芯更適用於規則箱體,電芯體積變大有利於提高電芯能量密度,後續模組成組效率提升空間有限,有賴於單體電芯能量密度的提升。
如果按照目前的系統成組效率計算,要達到《促進汽車動力電池產業發展行動方案》提出的2020年新型鋰離子動力電池包能量密度260Wh/kg的要求,那麼,圓柱單體電芯就需要達到400Wh/kg,軟包單體電芯能量密度要達到433Wh/kg,方形單體電芯能量密度需要達到371Wh/kg。顯然,2020年單體電芯能量密度要達到這個水平有難度,那麼,進一步提高動力電池的成組效率就變得十分必要和緊迫。
模組最佳化設計可以從多個方面著手,對於圓柱來說,業內新研發了21700電芯,相較於18650,電芯直徑變大後,動力電池支架板和集流片孔變大,相應重量減輕,動力電池包中電芯數量減少,同時焊接配件的數量也相應減少。
在鋰動力電池成組技術中,最重要的是電池管理系統,它是動力電池包的“大腦”,它像“管家”一樣,包攬所有的工作,從監控每一級動力電池的物理變數,環境溫度,到系統級的動力電池包效能估計,線上診斷與預警,充、放電與預充控制,熱、冷管理等。大電流主動均衡技術是電池管理系統中最核心的技術,它需要解決的是動力電池包在使用過程中衰減的問題,也就是要確保續航里程穩定及可預測的問題。