文：電馳科研（137電車工坊）技術總監／羅玉林
電動車電池包一般由電池模組、熱管理系統、電池管理系統（BMS）、電氣系統及結構件組成。電芯主要由正極、負極、隔膜和電解液組成。
主要工作原理是靠鋰離子在正極和負極之間的遷移實現充電和放電。充電過程需要外界能量，也就是電網電能，相當於把電網的電能儲存在電池中；放電過程可自發完成，這個過程將儲存的能量釋放出來。鋰電車電池依材料系統主要分為三元鋰電池及磷酸鐵鋰。此兩種的電池效能各有優缺點，在市場當中也有不同的應用，如圖1所示。
三元鋰電芯依鎳鈷錳的比例又有532，811等一系列系統。近幾年用的比較多的是811體系的電芯。鎳的比例越高，動力電池越不穩定。同時提高鎳的比例可以提高電池的能量密度。所以動力電池的設計是一個平衡的過程，平衡實用性與安全性。
磷酸鐵鋰電芯是安全性能好，電導率低，體積比能量低，材料成本高，低溫性能很差，無法滿足電動車冬天使用。電動車在經過一定時間的使用後續航里程會下降，加速性能的衰減也可能被感受到。這主要可以從容量的衰減、內阻的增加、以及電池自放電的增大幾個面向來分析。
鋰電池的正極是將正極材料（如LFP、NCM）塗佈在鋁箔（集流體）上，負極是將負極材料（如石墨、LTO）塗佈在銅箔（集流體）上。一般電池是根據正極材料來命名，所以一般稱為三元鋰電池或磷酸鐵鋰電池；而鈦酸鋰電池中LTO是負極材料，因此這算是以負極材料命名電池的特例。
一般在文獻上發現常將正極材料稱為陰極（Cathode），將負極材料稱為陽極（Anode），一開始並不是非常理解，因為我們一般認為，發生還原反應的電極是陰極，發生氧化反應的電極是陽極；而電池在放電和充電切換的過程中陰極也隨之在變化。這個定義應該指的是沒有外部能量影響的條件下的情況，所以以放電狀態下的反應情況來確定電池的陰極，如圖2所示。
電池模組可以理解為鋰離子電芯經串並聯方式組合，加裝單體電池監控與管理裝置後形成的電芯與pack的中間產品。其結構必須對電芯起到支撐、固定和保護作用。其基本組成包括：模組控制(常說的BMS從板)，電池單體，導電連接件，塑膠框架，冷板，冷卻管道，兩端的壓板以及一套將這些構件組合到一起的緊固件。其中兩端的壓板除了起到聚攏單體電芯，提供一定壓力的作用以外，往往還將模組在電池包中的固定結構設計在上面。模組的設計是為了方便BMS進行電芯管理，提高電池安全性，並方便維修維修，如圖3－4所示。
BMS 英文名稱 Battery Management System，中文名稱動力電池管理系統，對電池進行監控和管理的系統，透過對電壓、電流、溫度以及SOC等參數採集、計算，進而控制電池的充放電過程，實現對電池的保護，提升電池綜合性能的管理系統，是連接車載動力電池和電動車的重要控制器。
BMS（電池管理系統）功能主要有三種：透過測量動力電池的荷電狀態，為駕駛員提供剩餘的使用電量，以便提醒駕駛員能及時為電動電池進行充電；其次是對電池溫度進行監控管理，檢測電池工作時的溫度，並使用吹分機或散熱片來確保電池工作在最佳狀態；最後是實現電池的均衡管理，由於出廠製造誤差、或使用過程中的存在通風性差異，電化學性能轉換不一等情況，對電池電壓、剩餘電量進行檢測，以防過度充電。
在BMS開發過程中，BMS的危害分析有過壓（過充）、欠壓、過溫和過流等危害事件，如過壓可能是一個比較嚴重的事件，尤其長時間對電池過充會導致電池性能下降和不可恢復性損壞，甚至導致電池變形、漏液情況發生。那麼，對於BMS系統安全設計的目標就是能夠及時發現電池過充、並透過合理的危害分析及評估，從單點失效和潛在失效等方面考慮設計安全機制，最後做出恰當及時的處理，如圖5所示。
固態電池是一種電池科技。與現今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同，固態電池是一種使用固態電極和固態電解質的電池。由於科學界認為鋰離子電池已經到達極限，固態電池在近幾年被視為可以繼承鋰離子電池地位的電池。
固態電池是一種使用固態電解質取代傳統鋰電池中易燃液態電解液的新型電池技術，用固態材料（如陶瓷、聚合物）取代液體電解質，大幅提高電池安全性，減少短路起火風險。
可使用鋰金屬負極，實現更高容量，是傳統鋰電池的兩到三倍，意味著電動車能跑更遠。能實現更快的充電速度，例如部分技術可支援極速充電，設計更穩定，壽命更長，如圖6所示。
刀片電池是一種全新的設計概念，在採用長電芯的同時，省去了中間模組環節，直接把電芯裝到電池系統裡面。這樣重量和成本都有效下降，刀片電池是比亞迪(BYD)在2020年推出的磷酸鐵鋰電池技術，其特色是將電池芯設計成扁平長條狀（像刀片），並用Cell to Pack (CTP)技術直接集成到電池包，省去模組，大幅提升空間利用率、安全性與能量密度，使續航力提升並成功通過針刺、重載碾壓測試，是電動車安全與續航的重大突破，如圖7－8所示。
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