拆解电动车电池包：从内部结构看行业发展趋势

2025年3月7日

从早期的混动车、插电混动（PHEV）到纯电动车型，简单分享下我了解的电池包演变。

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外壳结构设计演变

• 材料选择

• 混动车和小型插电混动车的电池外壳主要采用铝合金板材；

• 大型纯电动车则倾向使用更坚固的钢结构外壳，甚至采用整体铝合金框架。

  

  （从左到右）丰田凯美瑞混合动力车、丰田普锐斯 Prime、特斯拉

• 结构设计大多数电池包设计独立于整车结构，通常嵌入车内舱或固定在车辆底部。尽管关于结构化电池包（特别是无模组设计）的讨论不断增多，但实际应用中仍以传统设计为主。

• 密封设计

• 小型电池包对进水和外部环境的防护相对简单。例如，丰田混动电池包因密封性不足，常出现内部腐蚀，影响连接电芯的母线；

  

  丰田普瑞斯电池组

  

  丰田RAV4混动

• 部分插电式电池包至少采用了密封垫圈，而全尺寸纯电动车对密封性要求更高，有的甚至在顶盖边缘涂抹厚厚的粘合剂，既减少紧固件数量，又确保防止任何异物进入。

• 紧固件设计

• 除了特斯拉外，大多数电池包可以使用 10mm 套筒轻松打开；

• 特斯拉电池包则需要定制五角形套筒，并配合多种不同尺寸的套筒和六角位，甚至需要砂轮切割机才能完全拆解顶盖。

• 这种不利于后期维护的设计是否出于企业利润或保密性考虑，值得商榷。

  

模组与电芯技术

• 结构层次典型电池包采用“电芯—模组—电池包”的分层结构。模组作为电芯的分组单元，不仅提高了装配效率，也增强了整体结构性能。

• 串联连接虽然部分模组可能通过并联增加容量，但实际中我见到的所有模组均采用串联连接以获得最终输出电压。对于丰田普锐斯电池包中的镍氢模组，这一点尤为重要，因为并联充电较锂离子电池更为复杂。

  

  不同类似的电池模块

• 安全拆解将电池包分解为模组能使拆解后电压降低至更安全的水平，降低操作风险。

• 电芯类型

• 多数老款车型模组采用软包电芯，这类电芯没有坚硬外壳，需要在刚性外壳内被夹紧或包装，且支撑结构多为焊接，因此拆解通常为一次性操作；

• 此外，还有棱柱形和圆柱形电芯，后者在消费电子产品中更为常见。

• 新技术趋势

• 近年来，比亚迪刀片电池、特斯拉 4680 等创新设计不断涌现，均旨在降低热失控风险、提高能量密度、改善散热以及增强结构刚度与韧性；

  

  比亚迪4680圆柱形磷酸铁锂电池

• 最新的电池包逐步转向无模组设计，通过新型电芯和泡沫提供必要的结构支撑。在美国，Rivian 和特斯拉最新电池包的拆解中可见此趋势。

  

  Rivian的泡沫填充，拆解维修时需要锤子凿子

• 尽管泡沫的使用减少了初始组装的复杂性（同时也可能降低了成本），但却大大增加了维修和更换单个电芯的难度。

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安全设计与高压系统

• 安全标识所有高压线和端子均用橙色盖子或电缆绝缘层进行清晰标记，以便一目了然地区分危险区域。

• 主接触器继电器大型主接触器继电器必须触发后才能使电流从电池包流出，因此当电池包与车身断开连接时，其主端子不应带电。需要特别注意的是，一旦打开外壳，所有安全防护措施立即失效，操作时务必谨慎。

  

  上：特斯拉接触器 下：丰田RAV4接触器

• 预充电电路即使是最小的电池包也配置了预充电电路，以防止高电流浪涌和电弧现象，从而确保开关能够应对高电压和大电流的工作环境。

• 高压线路设计

• 在较旧型号的电池包中，有时会使用绞合线缆；

• 大多数电池包则使用粗壮的母线（弯曲或扭曲的导电条），这些母线通常通过螺栓固定在模组端子上，并能在组装或拆卸时防止缠绕或卡住；

• 值得一提的是，新款电池包已将铜母线替换为铝母线，这不仅降低了成本，还更好地防止了腐蚀。

线路系统与冷却技术

• 线路布局与平衡

• 由于电池包内通常包含大量串联或并联的电芯，保持电芯之间的电压平衡对于延长使用寿命至关重要；

• 每个电芯都配置有用于电压平衡的连接，以及防止温度过载的间歇性传感器来协助冷却。

  

• 电池管理系统（BMS）

• 小型电池包通常将所有线路集中接入中央 BMS，导致整车线束较为复杂；

• 大型电池包则更倾向于为每个模组配备独立的 BMS，再由各 BMS 连接至中央计算机进行整体监控。

• 连接器设计

• 所有电缆连接器设计都十分严谨，旨在确保稳定连接而非轻易拆卸或更换；

  

  左/中：点焊片，右：微型螺丝端子母线

• 连接器通常配备卡扣或锁扣等锁定组件，有时甚至需要专门的维护工具来断开；

• 高压连接器一般直接使用螺栓固定在模组上，确保连接牢固。

• 电芯内部连接模组内电芯一般通过点焊进行连接，这意味着若要拆解并再利用电芯，通常需要进行破坏性操作。较老或较小的电池包有时会在相邻电芯之间使用独立的母线板，但随着泡沫应用的增加和紧固件数量的减少，电芯级别的螺钉端子正逐渐被淘汰。

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加热与冷却系统

• 温度控制的重要性电池在特定温度范围内才能发挥最佳性能。低温下电池容量和续航能力会下降，而在高电流工作时又必须防止温度过高。

• 冷却系统设计

• 混动车通常依靠简单的强制空气冷却系统，电芯排列沿用简单的塑料导风罩；

• 较旧的纯电动车型在电池包底部设计有冷却液或流体通道，与模组和电芯直接接触；

  

  带模块和不带模块的丰田 bZ4x 电池

  

  丰田 RAV4 的底部加热垫和冷却通道

• 新款特斯拉电池包则在模组内部集成冷却通道，使冷却液能在电芯间穿梭，尽管这一过程较为繁琐。

• 热传递辅助为提升散热效率，模组下方通常会涂有导热膏，以加强热量传递。

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结语

电池技术的发展不仅体现在化学成分和材料的更新上，内部布局和结构设计同样承载着大量技术含量。尽管产品每千瓦时的成本持续下降，但这往往以牺牲可修复性和可访问性为代价，这可能会给消费者未来的维护带来不便。

作为新能源行业的从业者，了解这些设计趋势不仅有助于我们把握技术发展的脉络，更能在产品设计中更好地平衡性能、成本与可维护性。

部分素材来自:Raymond Ma