动力电池主要的模组连接的方法汇总详细资料概述

动力电池模组，将若干单体电芯通过导电连接件串并联成一个电源，通过工艺、结构固定在设计位置，协同发挥电能充放存储的功能。可以说模组的基本作用就是连接、固定和安全防护。

常见的模组类型，根据电芯与导电母排的连接方式可以分成焊接、螺接、机械压接三种形式。有研究表明，电芯单体与模组母排之间的连接方式，不仅仅影响制造效率，是否可以实现自动化，其对电池装车以后的性能表现同样会有不容忽视的影响。今天不挖为什么，只汇总一下主要的模组连接方式。

焊接

应用于电池模组的焊接工艺，主要有激光焊接、超声波焊接和电阻焊。其中，激光焊配合工业机器人正在逐步成为自动化模组生产线的主力。

焊接工艺，效率高，易于实现自动化生产。在不断改进焊接工艺，限制成型过程中的热影响以后，在实际生产中的应用也越来越多。

圆柱电池模组激光焊接

焊接之后，是这个样子的：

软包电池模组焊接

电芯和母排的搭接形式是下面这个样子：

焊接方形电池组

展览会上，一家厂商的展品。

一些局部激光焊接电池单体和连接的焊点形状：

螺接

螺接，用防松螺钉固定电芯与母排之间的连接。这种形式，工艺上比较简单，但主要应用于单体容量比较大的电池系统中。尤其方形电池螺接结构比较多。

圆柱电池组的螺栓连接

在前些天看一个储能展览的时候，发现银隆的圆柱电芯有螺接形式的，而中车的超级电容，其中圆柱形的也是螺接。下图是在网上找到的图片示意。大型圆柱电芯，螺接是一种常见形式。

方形电池组的螺栓连接

宝马i3模组

三菱的2011款i－MiEV电池模块

螺接电芯串联的样子

软包电池组螺栓连接

Nissan Leaf软包电芯小模组与母排之间是螺栓连接。

机械压接

圆柱电池机械连接方案

该方案由于依靠导电件的弹性变形保持电池与回路的电连接，占用空间略大，导致能量密度受到影响，但好处也是显而易见，电池在梯次利用中，拆解方便，获得完整电芯的可能性高。

方案中导电件示意图

组装后的模组实物是这样的:

软包电芯机械压接方案

依靠狭缝式的弹性导电结构，把软包电池极耳直接夹持在模组导电件上获得稳定电气连接。省去焊接过程，同样拆卸方便。小模组图片中用红色圈出来的位置，即为电气连接位置。

三种连接方式的比较

焊接的连接电阻小于螺接，前面有一篇文章涉及到了这个实验和相关数据。为了方便查看，重新复制粘贴在下面附录中。文献结论是，焊接的内阻小于螺接。连接电阻小，储存在电池里的电能能够以更高的效率支持汽车跑更远的距离，这个是焊接明确的优点。同时，焊接的生产效率提升空间大，可以说总体上，焊接优于螺接。但也可以看到，螺接一般在大型电池上应用，其更强的导电能力得以凸显，而效率低的劣势被削弱了。

没有找到机械压接的具体数据，机械压接的好处在于拆装灵活，后期维护以及二次回收利用成功率高。缺点是组装效率难于大幅度提升，若机械连接结构设计不够合理，则在长期的道路车辆运行环境下，接触电阻发生变化的可能性高。

附录：焊接螺接对比实验

模组形式如下图所示。选取某厂家软包装钛酸锂电池进行成组，其特性参数如下表所示。

锂电池模块由钛酸锂电池、模块安装板、绝缘隔离块、罩壳、长连接排、短连接排、极柱组成，锂电池模块结构如下图所示。每两个模块安装板中间放置一个电池，形成5 并3 串的结构形式，串并联连接使用长连接排和短连接排将电池连接在一起，电池与长/ 短连接排之间以螺丝螺母的连接方式紧固。

极柱作为锂电池模块对外输出的接口，与短连接排相连，连接方式也为螺丝连接。长连接排与短连接排之间以绝缘隔离块进行电气隔离。

连接方式一：全螺丝连接的锂电池模块，即锂电池与长/短连接排、短连接排与极柱之间的连接全部采用螺丝连接的方式。

连接方式二：半激光焊接半螺丝连接的锂电池模块，即锂电池与长/短连接排之间的连接采用激光焊接，而短连接排与极柱之间的连接采用螺丝连接的方式。

连接方式三：激光焊接与一体式极柱的锂电池模块，即锂电池与长/短连接排之间的连接采用激光焊接，而短连接排与极柱做成一个整体的零件。

测试方法，单独测试螺丝连接和激光焊接的连接阻抗，各取一块短连接排与一节锂电池分别做螺丝连接和激光焊接实验，测量记录下各自的连接阻抗。同时通过测量锂电池模块正负极两端来得到整个模块的内阻值，从而比较不同连接方式下锂电池模块的内阻差异。连接阻抗和内阻均采用HIOKI 电池测试仪测量获得。

在锂电池模块内布置若干热电阻或热电偶作为温度测量点，通过充放电实验测试锂电池模块不同温度点的温度情况。锂电池模块额定电流为100A，考虑到超负荷运行的极限电流大约为120A，故在实验测试中以电流120A 的极限情况进行充放电。记录充放电过程中各温度测量点的最高温度、温升和温差。连接方式一的锂电池模块温度测量点为4 个(受当时条件限制，只测了4个关键点)，采用的是热电阻测温。连接方式二和三的锂电池模块温度测量点为12个，采用的是热电偶测温。

经过实验测试，连接阻抗和锂电池模块内阻如表2 所示。不同连接方式的锂电池模块经过120 A 充放电(一个充放电循环)实验，其测量点的温度测试结果如下表所示。

实验结果分析，从数据可以看出，螺丝连接的连接阻抗要远远大于激光焊接的连接阻抗。形成螺丝连接的连接阻抗大的主要影响因素有：连接面表面不平整(表面粗糙度较大)；受到环境因素影响，长/短连接排和电池接触面产生氧化或腐蚀；螺丝拧紧力不够，每个螺丝的拧紧力矩不一致；外界因素干扰引起螺丝松动，包括在运输、搬运过程中振动引起的螺丝松动。由于激光焊接是将光能转化为热能，使材料熔化，从而达到焊接的目的，相当于将两者熔为一体，因此这种连接方式的阻抗必定会比较小。从锂电池模块内阻上看，连接方式三的锂电池模块内阻优于连接方式一和连接方式二。

参考文献：

1 王丽梅，集成方式对磷酸铁锂电池组SOC间偏差的影响;

2 胡春姣，纯电动汽车锂离子电池模块设计及热特性分析;

3 郑郧，基于储能的退役动力电池梯次利用成组连接技术;

4 周吉，锂电池成组连接技术的研究;

部分图片来自129lab，其余图片来自互联网公开资料。只做学习交流之用，转发请与后台联系。

文一波：新能源汽车崛起 从核心技术突破开始

导读：“中兴事件”的启示表明，中国制造最大的诟病即在对核心技术的掌控上。在当前国内新能源汽车产业如火如荼的背景之下，新能源汽车产业要想真正崛起应从以“三电”为代表的核心技术突破开始。

近日，中兴通讯遭美国禁运制裁事件备受关注。

当地时间4月16日，美国商务部网站公告，7年内禁止美国企业向中兴通讯出口任何技术、产品。公告称，中兴通讯违反了2017年与美国政府达成的和解协议。美国政府指控中兴通讯违反美对伊朗的出口管制政策。

中兴通讯事件再次暴露出中国在一些关键核心技术上受制于人的软肋。可以预见的是，如若核心元器件不能及时到位，中兴将面临巨大危机。与此同时，业界、学界乃至全社会亦有担心，在中美贸易争端不断升级的背景下，中兴通讯是否只是开始？

回答不容乐观。

桑德集团董事长文一波在日前召开的“新时代新租赁——金融租赁十周年高峰论坛”上坦言：“我国是一个对石油高度依存的国家，而且运输的生命线有很多不确定性。如果像美国制裁中兴一样，将来有一天中国的石油生意也受到制裁，那么中国的经济命脉可能也将面临巨大的危险。”

文一波认为，“中兴事件”的启示表明，中国制造最大的诟病即在对核心技术的掌控上。在当前国内新能源汽车产业如火如荼的背景之下，新能源汽车产业要想真正崛起应从以“三电”为代表的核心技术突破开始。

新时代的机遇与挑战

不管承认与否，中国确实已经“日益走近世界舞台的中央”。

中国是目前全球产业链最完整的国家。文一波指出，我国拥有39个工业大类，191个中类，525个小类，是全世界唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类的国家，从而形成了一个举世无双、行业齐全的工业体系。

“但是在过去的发展过程中间有些产能还是比较落后，高污染、高能耗、缺乏竞争力的产业依然存在。”文一波说，在这种情况下，加快淘汰落后产能是必然要求，加快发展先进制造业是重要抓手。

当前我们有很多领域的产能位居世界第一，一些领域甚至超过其他所有国家之和，工业增加值是美、日、德、印之和。我们需要找到一些有足够宽度的“蓝海”，以实施“中国制造2025”为抓手，加快实现我国制造业由高速增长向高质量发展的跨越。

当前还是一个快速变化与革新的时代。我们必须面对和适应网络化技术、区块链技术、5G网络技术带来的变化和冲击。作为有着二十多年环境和新能源从业经验的领军人物，文一波一向以前瞻的眼光和谋略著称。他坦言在新时代的宏观背景下，机遇与挑战并存，企业最应该做的，是找寻一片足够大的“蓝海”，用新工具、新思维创造一个新行业。

新能源汽车的召唤与痛点

中兴的遭遇一度令文一波联想到了中国的新能源产业。

他指出，当前我国的能源战略存在一定程度上的软肋。首先，我国富煤、贫油、少气，以煤为主的能源结构严重污染环境，影响和危害人类健康。其次，至2020年中国的汽车耗油量占石油消费将超过57%。第三，我国石油对外依存度逼近70%，尤其在当前复杂的国际形势面前越发被动，难以为继。在这种形势下，改变能源结构，推动以新能源汽车特别是电动汽车代替传统燃油车是必然选择。

目前中国汽车产能差不多占了全球接近一半。但是，中国的汽车基本上是一个代工的状况，核心技术基本上没有通过市场，核心部件如高端发动机、变速箱等技术仍依赖欧美日。而且大多高端的车型也只在国外生产，我国只生产了一些中低端车型。鉴于近几年的实践证明，新能源汽车产业“弯道超车”这个路径是可以行得通的。一方面电动汽车采用了全新的技术，中国和国外的差距并不是很大，最核心的三电（电池、电机、电控）技术正发展迅猛，其他如无人驾驶、车联网等新技术新模式也正在形成。最核心的硬件部分在过去的三四年已经发生了翻天覆地的变化，像锂电池，中国已经成为全球最大的锂电池的生产和消费大国，而且技术水平跟国外已经逐步接近。锂电池的安全性、电动汽车的安全性、续航里程和使用的便捷程度等方面中国也已经都在快速解决。事实上，我国已是世界上新能源产业发展最为迅速的国家之一，无论是产业链完整度，还是产业规模都处在全球领先地位。

当然，新能源产业仍然存在诸多问题，比如弃风、弃光。“一些地方弃风弃光的比例已经超过50%，一方面我们发了很多清洁能源的电，另外一方面这些电我们却不能使用，因为消纳能力不足、外送能力有限、时空分布不均。”等，因此文一波谈到，大力发展储能和智慧能源，改善能源结构的同时，可进一步解决新能源汽车产业的发展痛点。而且电动汽车的发展将来会带动分布式储能发展，对于能源结构的调整会有良好推动。

文一波强调，尽管国家对新能源汽车产业的政策支持力度明显加大，新能源汽车电动化、智能化、网联化、共享化的发展趋势日渐明朗，但其核心“三电”技术的突破才是重中之重。“中兴事件”也再次为我们敲响了警钟，唯有将核心技术掌握在自己手里，才是真正的成功。

桑德的新能源技术实践与生态布局

文一波谈到，中国制造2025规划的核心思想是制造业转型升级，侧重鼓励高新技术发展，大家都面临重大挑战，尤其新能源汽车产业，更要求定制化、柔性化、物联网。中国其实在制造业领域有足够雄厚的基础，2025无论是从智能制造、工业强基、绿色制造和高端制备方面都有机会做出突破，做出根本性的转变。桑德也正在向质量、创造和品牌方向努力。中国需要在技术、模式方面做出变革的实干企业来推动中国制造2025的发展。

得益于相关政策的利好，以及桑德技术研发与生态型全产业链的战略布局，桑德经过几年的探索与实践，现已逐步成为助推中国新能源汽车产业发展的重要力量。

文一波指出，依托强大的资金实力与先进的研发能力，桑德以新能源汽车核心的“三电”为重点方向，不断投入和积淀研发技术，不断促进产品迭代创新，在较短的时间内取得了令人瞩目的成就。前不久桑德携手长安汽车协同开发汽车产品，并由桑德独家提供大三电等关键零部件，以保障定制车关于续航里程等要求。“可以说，桑德是目前国内为数不多的能够同时提供大小三电的新能源汽车配件厂商之一。”

中国真正要实现新能源汽车的弯道超车或者变道超车，一定要改变像过去传统汽车在发动机和变速箱落后的面貌，一定要在“三电”领域取得突破，因此桑德在核心三电方面做了广深的布局。“我们正在围绕新能源汽车和新能源汽车的使用做一个生态链，包括锂电池平台、数据平台、多能源系统等。电池生态链平台包括前驱体、正极材料、电芯生产、电池封装、电池管理（BMS）、电池回收、电池梯次利用、废电池再生等。数据平台包括电池云平台、易泊充平台、智慧能源平台等。任何物理环节都能产生数据，这些数据反过来又会对我们的产品提升带来一定的支持。”文一波说。在这一趋势下，桑德走向了全平台的发展阶段，打造了桑德新能源生态链体系。

他介绍，桑德新能源业务以电池（桑顿新能源）为核心，协同电池管理系统（优旦科技）、电驱动系统（意谱电动）、车联网智能监控平台（智慧云行）、泊车充电（桑德无线）、储能（桑德智慧能源）、电池回收及材料再生（鸿捷回收），并携手桑德新环卫、66微货等，构成一个开放融合的新能源全产业链循环图。

与此同时，桑德积极创新能源产业上下游合作模式，让运营成本更可控。文一波介绍，今年初桑德牵手长安汽车、六六顺集团，一改传统汽车研发生产及销售模式，由运营商结合市场需求向车企上下游发起定制新能源汽车。

文一波强调，尽管国家对新能源汽车产业的政策支持力度明显加大，新能源汽车电动化、智能化、网联化、共享化的发展趋势日渐明朗，但其核心“三电”技术的突破才是重中之重。“中兴事件”也再次为我们敲响了警钟，唯有将核心技术掌握在自己手里，才是真正的成功。

桑德的新能源技术实践与生态布局

文一波谈到，中国制造2025规划的核心思想是制造业转型升级，侧重鼓励高新技术发展，大家都面临重大挑战，尤其新能源汽车产业，更要求定制化、柔性化、物联网。中国其实在制造业领域有足够雄厚的基础，2025无论是从智能制造、工业强基、绿色制造和高端制备方面都有机会做出突破，做出根本性的转变。桑德也正在向质量、创造和品牌方向努力。中国需要在技术、模式方面做出变革的实干企业来推动中国制造2025的发展。

得益于相关政策的利好，以及桑德技术研发与生态型全产业链的战略布局，桑德经过几年的探索与实践，现已逐步成为助推中国新能源汽车产业发展的重要力量。

文一波指出，依托强大的资金实力与先进的研发能力，桑德以新能源汽车核心的“三电”为重点方向，不断投入和积淀研发技术，不断促进产品迭代创新，在较短的时间内取得了令人瞩目的成就。前不久桑德携手长安汽车协同开发汽车产品，并由桑德独家提供大三电等关键零部件，以保障定制车关于续航里程等要求。“可以说，桑德是目前国内为数不多的能够同时提供大小三电的新能源汽车配件厂商之一。”

中国真正要实现新能源汽车的弯道超车或者变道超车，一定要改变像过去传统汽车在发动机和变速箱落后的面貌，一定要在“三电”领域取得突破，因此桑德在核心三电方面做了广深的布局。“我们正在围绕新能源汽车和新能源汽车的使用做一个生态链，包括锂电池平台、数据平台、多能源系统等。电池生态链平台包括前驱体、正极材料、电芯生产、电池封装、电池管理（BMS）、电池回收、电池梯次利用、废电池再生等。数据平台包括电池云平台、易泊充平台、智慧能源平台等。任何物理环节都能产生数据，这些数据反过来又会对我们的产品提升带来一定的支持。”文一波说。在这一趋势下，桑德走向了全平台的发展阶段，打造了桑德新能源生态链体系。

他介绍，桑德新能源业务以电池（桑顿新能源）为核心，协同电池管理系统（优旦科技）、电驱动系统（意谱电动）、车联网智能监控平台（智慧云行）、泊车充电（桑德无线）、储能（桑德智慧能源）、电池回收及材料再生（鸿捷回收），并携手桑德新环卫、66微货等，构成一个开放融合的新能源全产业链循环图。

与此同时，桑德积极创新能源产业上下游合作模式，让运营成本更可控。文一波介绍，今年初桑德牵手长安汽车、六六顺集团，一改传统汽车研发生产及销售模式，由运营商结合市场需求向车企上下游发起定制新能源汽车。