动力电池作为新能源汽车动力的来源，是整车系统中最重要的部分，它直接决定了车辆的续航里程，除此之外，动力电池的质量、安全和性能，都直接影响了新能源车的使用体验。动力电池对于新能源汽车而言，就相当于发动机对于燃油汽车的重要性，可以说，动力电池就是新能源汽车的心脏。
首先，我们先通过一个图来了解一下动力电池的构成。
图1：动力电池构成
电芯(Cell)是构成动力电池的最小单元，由正负极材料、电解液和隔膜组成，电池模组(Module)是由数个电池电芯封装构成，数个电池模组和电池管理系统、热控制系统构成电池包(Pack)。
根据技术路线的不同，市面上使用的动力电池主要有三元电池和磷酸铁锂电池两大类。
例如，特斯拉Model Y系列使用的电池就是磷酸铁锂电池，Model 3高性能版搭载的就是三元电池。
图2：不同车型搭载电池种类
Model3高性能版搭载三元电池
Model Y 搭载磷酸铁锂电池
图片来源：申万宏源《Model Y标续版强势搅局，产业链优质标的共同受益》
# 三元电池VS磷酸铁锂电池 #
那么这两种电池各有什么优劣呢？大体上来说，三元电池的能量密度更高，而磷酸铁锂电池的安全性更好、循环寿命更长、成本更低。具体比较可见下表：
表3:三元电池和磷酸铁锂电池对比
不同的电池特性各有优劣势，方便用户结合自身使用情景、需求以及预算，挑选心仪的新能源车。举个例子，在气候适宜的南方生活，为了方便城市内近距离出行，可能就会选择价格较为便宜、对于续航要求不是特别高的磷酸铁锂电池新能源车，这也是近年来磷酸铁锂电池回归主流的原因之一。
# 电池能量密度 #
在上文中，我们提及了一个概念“电池能量密度”。能量密度是指在一定的空间或质量物质中储存能量的大小。在电池中，我们有体积能量密度、质量能量密度和系统能量密度三个概念，前两者强调的主体是电芯，后者强调的是电池整体。
一般而言，提高动力电池的能量密度能够提高新能源车的续航里程。用一个简单的公式来描述一下：
续航能力=电量能耗=电池质量质量能量密度能耗。
所以，在车辆能耗、电池质量和体积一定的情况下，电动汽车行驶最大里程数就取决于电池的能量密度了。
说到这里有的读者可能会问那把电池做的更大一些不就有更多的能量了吗？但实际情况是，汽车发展到今日，基本上留给电池本身的空间已经确定，同样地，电池的质量大小影响到车辆行驶时所受到的阻力，进而影响到汽车的续航能力，所以给电池“瘦身”是必要的，这样我们就可以理解为什么大家都致力于电池能量密度的突破了。
那么该如何提高电池的能量密度呢？除了材料端高镍化、硅碳负极等方法以外，也可以通过结构方面的改进来提升电池的能量密度，比如电池的封装形式和无模组化。
# 电池封装形式何者更胜一筹 #
（圆柱、方形、软包）
现在市场上封制造封装方式不同，动力电池有3种形状：圆柱、方形和软包。不同形状主要还是根据车辆自身设计而选取的，并不影响电池本身的工作原理，但是不同形状电池在性能方面还是各有差异。
图4：圆柱、方形、软包电池对比
资料来源：平安证券《锂电设备：分化还未定型，淘汰正在发生,宜居危而思安》
图5：三种封装形式电池示例
图片来源:平安证券《锂电设备：分化还未定型，淘汰正在发生,宜居危而思安》
这几种封装形式各有优势，在实际应用中也都在大量使用。事实上，在结构方面各家电池厂商也都在不断创新，通过结构化的改造提升电池的能量密度，比如宁德时代的CTP和比亚迪的刀片电池：
# CTP VS 刀片电池 #
CTP(Cell to Pack)和刀片电池都是从电芯到电池包的“无模组化”，这两种方式都将提高电池系统的能量密度，但是这两种技术的思路不尽相同。
CTP并没有改变原本的三元电芯，而是在成组结构上做出了简化，提高了电池体积利用率。除此之外，因为没有标准模组限制，可适用于各种不同车型。
刀片电池，形如其名，将电芯形状扁平化，大幅提升了电池体积能量密度。采用无模组设计后，可以通过大幅增加电芯数量的方式实现容量最大化。
图6：CTP和刀片电池示例
左：CTP电池成包布局，右：刀片电池单体及成包布局
图片来源：中国储能网
# 动力电池发展前景 #
作为新能源车的核心，电池厂商对于电池的降本增效的探索一直没有停止，每年的电池日都会给消费者带来很多惊喜的黑科技，而很多下一代电池技术也正在不断成熟的路上：
固态电池
磷酸铁锂电池和三元锂电池目前均采用的液态电解液，固态电池则是采用固态电解质取代隔膜和电解液。固态电池相对于液态锂电池，最主要的优势体现在安全性高和能量密度大。但是，固态电池的固态电解质的离子电导率较低，技术比较复杂，现在还没有达到量产水平。
高镍低钴电池
三元电池材料在电池成本占比高达百分之四十以上，同时因为正极材料中钴含量较高，导致三元电池材料的成本高居不下。为了降低电池成本并提升电池能量密度，各大企业正在致力于高镍低钴电池的研发。
钠电池
某龙头电池企业最近推出钠电池，那么钠电池能否“上车”让大家非常困惑。一方面，锂电池产业链相关资源变得逐渐稀缺，而钠易于获取，能很好地解决稀缺性问题。除此之外，钠电池理论上成本更低，充电速度比锂电池要快许多，但目前技术还不够成熟，另外其能量密度也低于锂电池，未来可能部分替代磷酸铁锂电池，作为动力或者储能电池应用，发展空间也很广阔。
介绍到这里大家是不是已经对动力电池有了一定的了解？或者有其他关于电池的小知识可以分享给我们？如果大家有什么想要交流的话题就可以跟我们在讨论区多多互动啦~
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