电池连接系统发展态势
思瀚产业研究院 西典新能    2024-01-08

在动力电池及电化学储能领域，锂电池主要的技术进步来源于结构创新和材料创新，前者是在物理层面对“电芯—模组—电池包”进行结构优化，达到兼顾提高电池包体积比能量密度与降低成本的目的，后者是在化学层面对电池材料进行探索，达到兼顾提高单体电池性能与降低成本的目的。

锂离子电池传统的应用形式包括“电芯—模组—电池包”三层结构，电池模组在电池包箱体内排列，辅以管理系统和高压元器件，组成完整的电池包。目前电池结构创新主要朝无模组化方向发展，减少零件数量降低成本，同时节约空间提高体积比能量密度。

作为电芯之间串并联以及采集温度和电压等信号的连接传输组件，电池连接系统伴随电池结构创新不断迭代升级，主要体现在信号线路发展、集成工艺多样化以及CTP/CTC 趋势下产品尺寸增加等方面。具体如下：

①信号线路发展

早期锂离子电池主要采用铜线线束作为信号线路，常规线束由铜线外部包围塑料而成，连接电池包时每一根线束到达一个电极，当动力电池包电流信号较多时，则需要多根线束配合使用，对空间挤占较大。在电池包装配环节由于线束较多、组装较为复杂，且需要依赖人工将端口固定到电池包上，导致装配自动化程度较低。

相较铜线线束，FPC 由于其高度集成、厚度较薄、柔软度较高等优点，在安全性、轻量化、布局规整等方面具备突出优势，装配时可通过机械手臂抓取直接放置电池包上、自动化程度高，适合规模化大批量生产。2017 年前后，FPC 开始小批量应用于新能源汽车动力电池连接系统，随着 FPC 展现出的优异性能以及规模化生产后快速降本，FPC 替代传统线束的进程明显提速，目前 FPC 已经成为动力电池连接系统的主要选择。

FFC 为采用绝缘材料包裹多股铜丝绞合导体压合而成的扁平型电缆，相较FPC 具有成本低廉、强度高的优点，但由于 FFC 作为信号采集线路使用时存在加工难度较高的问题，目前在电池连接系统中尚未规模应用。未来，随着 FFC在电池连接系统中应用技术的不断成熟，其有望凭借低成本、高强度的优势成为动力电池连接系统的主要选择之一。

②集成工艺多样化发展

在公司推出绝缘膜热压 CCS 前，行业内主要采用注塑托盘的集成方案，通过热铆或卡扣固定托盘、信号线路及铜铝排。由于塑胶结构件较厚且重量相对较重，注塑托盘方案一定程度上影响电池成组效率与空间利用率。

绝缘膜热压 CCS通过热压工艺将绝缘膜与信号线路、铝巴压合为一块薄片，与注塑托盘相比具有重量轻、空间利用率高、结构简单等优点，契合下游提升电池包成组效率和空间利用率的发展趋势，适合大尺寸产品应用。近年来还出现了吸塑盘方案，采用较为轻薄的吸塑盘替代注塑托盘，也能有效降低重量、提高空间利用率。

③动力电池 CTP/CTC 发展使得电池连接系统尺寸不断增加

动力电池厂商和车企在电池结构方面的研发创新始终围绕着成组效率和空间利用率提升开展，致力于达到提升能量密度、降低成本的目的。过去几年，电池包结构创新主要体现在通过增加标准化电池模组尺寸、减少模组数量等，提升电池包的空间利用率和系统能量密度，如从 355 模组向 590 模组、大尺寸模组演化。

由于模组的存在降低了动力电池包的空间利用率，影响成组效率，目前主流电池厂商已逐步采用 CTP 高效成组技术，跳过标准化模组环节，将电芯直接集成至电池包，突破传统“电芯—模组—电池包”三层结构。根据宁德时代官方网站，以宁德时代 CTP 技术为例，通过简化模组结构，能够使电池包空间利用率提高 20%~30%，零部件数量减少 40%，生产效率提升 50%。

在 CTP 基础上，行业内部分电池厂家、车企已开始布局 CTC 技术，将电芯直接集成至汽车底盘，可省去模组、打包过程，实现更高程度集成化，进一步提升新能源汽车续航里程。

上述大模组或 CTP/CTC 发展趋势对电池连接系统设计、生产制造工艺水平均提出了更高的需求，电池连接系统尺寸需相应增加，同时进一步提升集成化水平，简化结构的同时提高空间利用率，以适应电池成组技术发展需求。