随着全球电动汽车市场的持续增长和不断成熟，电动汽车制造商正在寻求电动汽车电池设计和生产的改进方案。电动汽车中最大且最昂贵的部件是电池。在设计时能够灵活选择各种电芯类型，以便为不同的区域市场提供服务，并根据不同区域供应链的情况提供优化选项。
图1——用于提高使用方形电芯电池成本效益的新型技术。
本文简要概述了全球范围正在使用的不同电芯类型，并详细地介绍了新技术如何提高方形电芯电池装配的成本效益。
不同类型电芯的差异
在电动汽车的生产领域，三种不同类型的电芯已成为主流，即圆柱形电芯、方形电芯和软包电芯。这三类电芯虽然都使用锂离子，但在设计方法上有所不同；此外，它们也在不同的区域市场中发生演变，并被世界各地的不同制造商使用。
- 圆柱形电芯 – 此类电芯由层状电极和隔板制成；首先制成平板，然后卷成圆柱形，封装在铝或钢外壳中。它们源自用于非电动汽车领域已经应用多年的圆柱形锂电池，具有采用成熟批量生产方法的初始优势。
- 方形电芯 – 此类电芯呈矩形，由层状电极和隔板组成，封装在矩形金属外壳中。它们的主要优点是能够将矩形电芯组成电池包，中间不留任何间隙，从而在给定空间中提供更高的功率密度。
- 软包电芯 – 此类电芯由具有聚合物涂层的电极和隔板组成，封装在柔性铝箔外壳中。它们的主要优点是其重量轻于其他电芯。
图2——电动汽车电池的电芯类型
方形电芯的使用和市场增长情况
方形电芯的生产已有几十年历史，主要产地在中国，主要制造商如宁德时代等。其中，宁德时代拥有设备完善的超级工厂，可持续生产大量方形电芯。除了占据中国市场85%的份额外，宁德时代还向北美和欧洲的汽车制造商供货，因此目前全球电池包市场占有率达到40%以上。
方形电芯的使用可以最大限度地提高功率密度和输出，同时最小化电池模块和电池包的尺寸，因此，已经成为汽车原始设备制造商的关注焦点。
方形电芯现有装配方法存在的问题
方形电芯现有装配方法使用了成熟的电芯盖板（CCS）技术，但也存在一些固有的低效问题。主要问题在于，使用复杂的多步工艺来压合和组装，涉及低电压线路、电芯巴片和主正负巴片。多步工艺包括塑料载体的成型或热成型，以及CCS的热层压。
三合一简化的装配新方法
ENNOVI工程团队开发的创新方法通过将所有步骤整合为一个简化的单步工艺，从而消除了多步工艺导致的耗时长、成本高的问题。
ENNOVI的方形CCS设计使用了一步压合低电压线路、高电压电芯连接铝巴片、POS和NEG主正负巴片，以及PET绝缘膜。
此外，新型的设计方法通过使用模切法而非化学蚀刻法的柔性模切线路板技术，消除了昂贵且复杂的柔性印刷线路板，还实现了直接从线路板延伸出铜片以采集电压信号，而无需使用额外的镍片。
图3——低电压线路、高电压电芯巴片和主正负巴片的一站式层压。
总结
相较于以前的多步工艺，这些对方形电芯CCS的创新显著降低了复杂性和成本，因此给电池制造商和汽车原始设备制造商提供了更具成本效益的装配方法。因此，汽车原始设备制造商更有可能选择方形电芯的功率密度与空间性能改进。
此外，展望未来，新型工艺通过消除粉末涂层，用PET替换PI电热工艺，并使用热压焊接代替效率低下的回流焊接，为改善整体可持续性目标提供了机会。未来的改进方向可能包括：改进工艺以降低层压温度，甚至使用冷层压工艺。
总而言之，新的创新工艺将极大地提高使用方形电芯的成本效益，缩小给定功率下的电池尺寸，并为全球各地的电动汽车制造商打造更多的电池设计方案。
