隨著動力電池和電動汽車的產品配合越來越深入，電池應該如何最優化，如何適應更多的車用動力電池場景——圍繞著這些思考，動力電池在形態上出現了幾個明顯趨勢：
1. 電芯尺寸和容量變大：不僅是圓柱，軟包和方殼都在往更大發展。
a. 圓柱電池：從18650，到21700，再到4680演進，BMW設計的規格是4695和46120；
b. 方形電池：從原來的VDA尺寸（148*26.5*91mm），走向厚度發展的路徑，或者是寬度發展的路徑
c. 軟包電池：從適用VDA模組（長度300mm），到MEB的590模組（長度500mm+），還有往大軟包的技術路線的方向走，比如孚能科技的大軟包電池
2. 結構的簡化：隨著圓柱、方殼和軟包都往CTP和CTC方向發展，整個設計開始簡化，簡化的過程中還需要考慮匹配的特性。
當然我們也能看到，除了尺寸和結構的變化，汽車對動力電池的能量密度、成本、安全等都有要求。我們本文重點來講講軟包電池尺寸的規格變化。
軟包電池的尺寸規格
從產線和設計來看，軟包電池的尺寸和體積靈活多變，可根據不同車型空間、底盤需求進行定制，為未來純電動汽車整車布局和結構設計提供方便。因此在歷史上，第一個階段，主要是由通用汽車和日產汽車分別來定義電池尺寸。
1）定制性電芯階段——通用和日產
最早軟包電池的應用是在2010年左右，典型的車型是GM的Volt和日產的LEAF，都是采用了單端出極耳的方形軟包電池，具體的電芯和電池包設計如下。這兩種規格的電池一直沿用了很長的時間，包括現在銷售的LEAF還在使用這種規格的電池。
圖2 第一代軟包電池的規格
2）VDA的尺寸規格和590的進化規格
隨著模組通用化的需求，在VDA標準尺寸、390模組和590模組的過程中衍生出單端出極耳的方式。這個時候電芯被豎起來使用，在整個結構設計中是圍繞類似方殼電池模組的方向來迭代，但這也限制了軟包電池的發展。
圖3 VDA時代的軟包電芯
軟包電池的優缺點：將來的方向是大電池么
對于軟包電池來說，從長遠來看，一定是需要做成能匹配車型設計的，它的最大優勢就是尺寸靈活，可以做成各種形狀。而制造標準化方面，可以更好地實現柔性設計。所以在思考什么樣的軟包電芯尺寸可能更好，一定是從汽車的本身需求出發，在這里孚能科技提出了一種解決方案，我覺得是很有參考的價值。
我們可以對比一下尺寸參數：
? LG PHEV電池177*127*
? AESC BEV電池290*216*7.1mm
? VDA BEV電芯301*100*14.3mm
孚能科技設計的軟包電芯長度范圍涵蓋400-800mm，寬度涵蓋150-300mm，厚度涵蓋8-20mm，也就是電芯是可以自由組合的模式。
圖4 軟包電池的尺寸范圍
尺寸如何做到與效率的平衡，比較成熟的方向還是圍繞軟包大電芯的方向，把電芯做得更長和更寬，這樣有助于整體的設計和布置。從結構設計角度來看，通過尺寸的重新調整帶來的結構設計改善，效果是很明顯的。
圖5 軟包電池尺寸帶來的結果調整
在保持電池系統底盤尺寸不變的情況下，孚能科技SPS可以通過調節臥式布置的大軟包電芯厚度，靈活調節電池系統的底盤高度，即同款底盤、一款電芯就可適配全系乘用車型。電芯厚度的變化讓SPS的底盤高度能夠在85mm到145mm之間靈活配置，搭載不同能量密度的大軟包電芯讓電池系統擁有從80kWh到150kWh的不同帶電容量。
圖6 電池尺寸和模組設計意圖
孚能科技軟包SPS電池規格方向
實際上，一家汽車企業如果覆蓋所有的車型做純電動，存在幾個需要棘手的問題：
? 電池包的尺寸和平臺化必須要考慮
? 電量的覆蓋需要比較均衡，也就是比較全
? 在電池里面內部要進行系統的考慮
所以才會有對電池系統從50-150kWh這種功率全部覆蓋的要求，而軟包電池可以從長度、厚度和寬度三個參數進行調節來解決這些問題。
圖7 電池的梯度需求
1）電池尺寸設計優化
孚能科技的軟包電芯的設計，整個尺寸是靈活的（長400-800，寬度150-300，厚度8-20），因此也是可以開始導入CTP的設計模式。從國外來看，不管是LG、SK On也是從原來的模組概念往去模組方向發展。
在這里不同的設計思路有很大的差異。
圖8 SPS的結構設計趨勢
2）模組結構帶來的尺寸效率
堆疊的模式帶來的效率的差異化，我們看到孚能科技給出來的體積利用率是75%。
體積利用率=X方向利用率*Y方向利用率*Z方向利用率
? X方向利用率：這里主要是長條出Tab的方向，如果控制好可以實現90%的利用率
? Y方向利用率：主要是判斷長條設計之間的間隔，也按照90%來估算，因為尺寸比較長，所以空間是比較好設計的
? Z方向利用率：這一般是圓柱和方殼比較低的，由于加了散熱結構板，這里扣除的主要是結構支撐的厚度，利用率估計在92%以上
所以從目前發展的趨勢上來看，想要提高利用率，就一定要在Z方向上面做文章。在SPS的設計上，整個把軟包設計之前最大的缺陷給補上了，這點還是非常了不起的，充分發揮了軟包柔性的特點。另外電芯尺寸變大，總的串并聯數變少的，可以節省一些傳統模組的結構件和連接設計。
圖9 成組體積效率估算
電芯尺寸規格大了以后，有哪些難度，大制造如何走？
在刀片電池領域，我們看到對疊片的精度有較高要求——對齊精度不夠高的話，會影響電池的最終性能。
同樣，大軟包電池對制造的要求也是提高的。因此升級了電池制造以后，整個工藝的調整是很關鍵的，這并不容易做。從行業的發展來看，不少企業在不斷改進疊片技術，比較挑戰的路徑是采用極片熱復合與多片疊融合技術，將隔膜與極片提前粘接、裁切，解決了疊片過程隔膜張力釋放造成褶皺問題。
圖10 大軟包方向下電芯制造的改變
另外如何解決疊片的效率方面，行業里面在嘗試使用多刀切與多片疊技術，并且在疊片機方面整機集成了極片放卷、裁切、熱復合、多片飛疊、熱壓功能，通過縮短了極片卷料到疊片之間的片料轉運，來降低極片裁切到疊片間的加工精度誤差，保證了熱壓后的極組極片間處于穩定粘合狀態。
而且在制造端，通過集成CCD缺陷和尺寸檢測系統，來提升了產品缺陷檢測能力，保證疊片過程中對齊度不良可實時監測、不良剔除。這也為軟包電池尺寸提升給了實質性的路徑。
小結：
從全球來看，電芯都是在往巨大化發展，這一方面是為了制造效率，同時也是考慮到整包的成組率和降低成本的要求。在鋁塑膜國產化之前，軟包電芯在國內市場一直處在較為弱勢的位置。但隨著國內材料生產的進步，以及軟包技術的不斷積累，以孚能科技為代表的大軟包電芯的技術路徑也是做大尺寸，并在結構上進行優化。這個路徑的發展步調與方殼、圓柱電池是保持一致的。
我們期待孚能科技的SPS能真正實現技術突破，與另外兩種路線分庭抗禮，成為動力電池主流的技術方案之一。隨著SPS方案細節的逐步呈現，我們的確看到這已經是一種非常重要的方向，值得長期觀察。
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