新能源汽车行业高速发展离不开新能源汽车电池，对于新能源汽车来讲，最核心的就是电池，它占据了整车成本的40-60%。新能源汽车上电池盒、电池壳、电池托架、电池下箱体一起构成电池托盘，是新能源汽车电力系统的重要组成部分，是电池系统安全性的重要保障。由于需要具有较高强度和较大规格去承载、平衡电池重量与安全，电池托盘往往具有高精度、耐腐蚀、耐高温、抗冲击、导热良好等性能。
在新能源汽车轻量化发展趋势的驱动下，铝合金因其强度高、重量轻、耐腐蚀性强、 加工工艺参数敏感性要求相对较低、性价比相对较高而成为目前新能源汽车电池托盘的首选轻量化材料。叠加新能源动力电池集成技术快速向从MTP向CTP、CTB、CTC等新技术形态迭代，下游整车厂和电池厂的市场需求逐步从传统MTP电池托盘过渡到无模组CTP等新型电池托盘。
新能源汽车电池现状
从新能源汽车电池部分分为以下几种类型：三元材料锂电池、磷酸铁锂电池、钴酸锂电池、镍氢电池、氢燃料电池等。最主要的技术路线是以宁德时代为代表的三元锂电池路线以及比亚迪为代表的磷酸铁锂电池路线。
锂离子电池是内部依靠锂离子，外部依靠电子在正负极之间移动来发挥作用的一种电池，锂离子电池的能量密度比较高，可循环使用。
优点：
1. 重量轻：相对于其他类型的电池，锂电池具有更小的体积和重量，便于携带和使用。
2. 高比能量：锂电池比能量较高，能够提供更大的能量储存量，使其成为一种优秀的能量源。
3. 无记忆效应：锂电池没有记忆效应，不需要完全放电再充电，因此用户更方便使用。
4. 性能稳定：锂电池的耗损率相对较低，使用寿命长，集成电路也能有效控制电池电量，保证了稳定性。
5. 环保安全：锂电池不含易燃和易爆的有机物质，因此较为环保和安全。
缺点：
1. 电池寿命：锂电池寿命受到充放电循环次数、温度等因素的影响，需要注意正确的使用方法。
2. 安全隐患：由于锂电池在过充、过放、温度过高等情况下会变得不稳定，可能发生爆炸、起火等问题，因此需要合理使用和储存。
3. 价格较高：相比于其他类型的电池，锂电池的成本较高。
4. 不适用于低温环境：锂电池在低温条件下，其容量和循环寿命会下降，因此不适用于极低温度的环境。
5. 充电速度：锂电池充电速度相比于其他类型的电池较慢。
锂电池在轻量化、高能量储存、稳定性、无记忆效应等方面具有较大的优势。但同时也存在一些问题需要注意，比如安全隐患和价格较高等问题。
三元锂电池是指正极材料为锂镍钴锰三元正极材料的锂电池。
优点：三元锂电池更安全。更适合新能源汽车电池的未来发展趋势，适合北方天气，且电池在低温下更稳定。
缺点：电压太低，能量密度介于磷酸铁锂电池和氧化钴锂电池之间。
磷酸锂铁电池是使用磷酸锂铁作为正极材料的锂离子电池。（锂离子电池的正极材料主要包括钴酸锂，锰酸锂，镍酸锂，三元材料和磷酸铁锂等。）
优点：在目前用于汽车的锂电池中，稳定性是最好的。
缺点：与三元锂电池和钴酸锂电池相比，能量密度仍有很大差距。另外，当温度低于-5℃时，充电效率降低。并且在温度过低的情况下，会影响电池的容量。使用磷酸铁锂电池的车辆不适合在北方行驶，尤其是在东北和其他极冷地区，因为冬季温度过低，这会影响磷酸铁锂电池的使用寿命。
钴酸锂电池是电子产品中相对常见的电池。它通常用于笔记本电脑电池并用作电池。
优点：成熟的生产技术，高能量比，约为磷酸铁锂电池的两倍。
缺点：在高温条件下，其稳定性比镍钴锰锂电池和磷酸铁锂电池稍差。
代表车型有特斯拉MODEL S。
镍氢电池是20世纪80年代末在镍镉电池的基础上发展起来的新产品，由氢离子和金属镍合成。
优点：电池具有较大的能量储备，重量更轻，使用寿命更长，并且对环境没有污染。
缺点：制造成本太高，并且性能比“锂电池”差。
代表性车型有丰田普锐斯，福特Escape，雪佛兰马里布等。
燃料电池虽然带有“电池”二字，却不是传统意义上的储能设备，而是一种发电设备，这是燃料电池与传统电池最大的区别。
燃料电池是理想的“内燃机替代者”。氢气是燃料电池主要燃料，从燃料安全性上看，氢气无毒无害，反应物为水，无毒无害，绿色清洁。氢气密度小，高压氢气泄漏燃烧时形成向上火炬，不向周围扩散。因此氢气安全性是高于天然气和石油等化石燃料。从性能上看，燃料电池能量转化效率为50-70%，功率密度约3kW/L，柴油机功率密度约1.3kW/L，是理想的“内燃机替代者”。燃料电池的能量密度可达500Wh/kg，循环寿命4000 次以上，性能优于锂电池。
优点：能量密度非常高;充氢时间短，现在高压充气日本的氢燃料电池只需5分钟，充气可以跑500公里。
缺点：氢气的安全使用；储存运输费用高；技术未产业化，未被市场验证;不能并网充电。2021，已有2款氢动力汽车在某些市场公开上市。例如，丰田Mirai和现代Nexo，但市场化失败。目前氢燃料电池重点应用发展在商用车领域。
新能源汽车电池未来趋势
相比液态电池而言，固态电池具有续航里程长、成本低、安全高、寿命更长等一些优势。不过作为一种新技术，目前固态电池仍然处于研发阶段，技术尚不成熟，生产成本比较昂贵。
目前，国内外的汽车厂家也在积极攻克固态电池技术难题，包括蔚来、宁德时代等一些厂家都在积极研发固态电池。而在2023年2月的时候，日产欧洲研发高级副总裁David Moss表示，日产已经成功开发出全固态电池。
此前，宁德时代也发布了一款名为“凝聚态电池”的全新产品，能够达到500Wh/kg能量密度，这几乎是当前三元锂电池能量密度的1.5倍。但并不是传统意义上的半固态电池，是一种新形态电池。
目前大多数液态电池的续航里程都只有400km到600km之间，固态电池的续航里程能够轻松突破1000km，充电速度相比于液态电池快3倍以上。
如果固态电池在新能源汽车上大规模应用开来，那将会极大加速新能源汽车的发展。
石墨烯电池也称为黑金：它是通过在锂电池中添加石墨烯而开发的一种新能源电池。石墨烯电池通常用于航空航天和其他方面。
优点：这种新能源电池可以将几个小时的充电时间缩短到不到一分钟。由于将石墨烯添加到锂电池中，可以帮助锂电池降低生产能力中的热量，达到减少能量损失，避免大量能量浪费，减少对电池的热损伤，改善电池寿命的目的。电池寿命。
缺点：成本太高，约2000元/克，目前无法大规模使用。
新能源汽车电池托盘分类
按照电池结构、制作材料、电池托盘焊接方法的分类方式，新能源汽车电池托盘可以分为如下类别：MTP电池托盘、CTP电池托盘、CTC/CTB电池托盘。
按照制作材料区分，新能源汽车电池托盘可以分为如下类别：钢制电池托盘、铸铝电池托盘、挤压铝合金电池托盘、新材料电池托盘。
按照电池托盘焊接方式区分，新能源汽车电池托盘可以分为如下类别：传统熔化焊、搅拌摩擦焊（FSW）、激光焊、螺栓自拧紧技术（FDS）。
MTP电池托盘：传统MTP电池结构技术是先由电芯集成为模组，再由 模组集成为Pack，最终搭载固定于电池托盘上。由于 模组的存在，Pack的零部件数量较多，重量和体积相 对较大，需要电池托盘具备高刚性、抗震动、挤压及冲 击等基本性能。
CTP电池托盘：CTP电池结构技术是指将电芯直接集成到Pack的技 术。由于取消了传统的模组结构，CTP技术对电池托盘 提出了更高的防震、气密性，以及轻量化等要求。
CTC/CTB电池托盘：CTC（电池底盘一体化）技术和CTB（电池车身一体 化）技术是整车厂对更高集成效率的电池与整车一体化 集成技术的探索。如零跑汽车采用的“CTC双骨架环形 梁式结构”将电池骨架结构和底盘车身结构合二为一， 电池先固定在底部的电池托盘内，再将电池托盘安装到 底盘上，有效提高了电池的牢固程度，也加强了车身刚 性；比亚迪发布的CTB技术将刀片电池通过与托盘和上盖粘连形成类似蜂窝铝板的“三明治”结构，提高了整 个电池包体的架构强度。
钢制电池托盘：钢制电池托盘采用高强钢为主要材料，具有价格经济、 加工及焊接性能优良、抗石头冲击能力良好等优点，但 也存在重量较大、刚性较差，易发生挤压变形、耐腐蚀 性能较差等局限性。
铸铝电池托盘：铸铝电池托盘采用整体一次成型，具有设计样式灵活、 焊接工序简单、综合力学性能较高、重量较低等特征， 但因铝合金存在浇铸后产品密封性较差、延伸率较低， 在发生碰撞后易发生变形等铸造工艺局限性，其常用于 小能量电池包中。
挤压铝合金电池托盘：挤压铝合金电池托盘是目前主流的电池托盘设计方案， 其通过型材的拼接及加工来满足不同的需求，具有设计 灵活、加工方便、易于修改等优点；性能上挤压铝合金 电池托盘具有高刚性、抗震动、挤压及冲击等性能，缺 点是焊接加工量大，工艺复杂。
新材料电池托盘：新材料电池托盘是指使用碳纤维、玻璃纤维、镁合金、工程塑料等新材料制备的新能源汽车电池托盘，其产品具有更轻的重量、更快速的成型方式和更好的综合力学性能，但存在成本高、技术水平要求高、产量不足等缺 点，目前尚未实现大规模生产应用。
传统熔化焊：传统熔化焊包括钨极氩弧焊（TIG）、惰性气体保护电 弧焊（MIG）和冷金属过渡技术（CMT）。TIG是在 惰性气体的保护下，利用钨极与焊件间产生的电弧热熔 化母材和填充焊丝（也可以不加焊丝），从而形成优质 焊缝的焊接方法，具有电弧与熔池的可见性好、操作简单、焊缝外观无焊灰及不需清洁等优点和焊接速度慢、 焊接热输入大、焊后变形大、不易控制等不足；MIG与 TIG不同，是使用熔化电极，以外加气体作为电弧介质 的熔化极惰性气体保护焊方法，具有焊接成本低、速度 快、质量好、对工件清理要求高的特点；CMT是利用 熔滴与熔池的表面张力、熔滴自身重力和焊丝的机械回 抽作用形成连续焊缝的一种全新的MIG焊接工艺，具有热输入小、无飞溅、电弧稳定以及焊接速度快等优点和 热输入大引起的变形、气孔、焊接接头系数低等问题。
搅拌摩擦焊（FSW）：与传统熔化焊焊接原理不同，FSW是以旋转的搅拌针 以及轴肩与母材摩擦产生的热为热源，通过搅拌针的旋 转搅拌和轴肩的轴向力实现对母材的塑化流动，最终得 到区别于熔化焊铸造组织的精细锻造组织的焊接接头。 FSW具有焊接变形小、无裂纹及气孔等缺陷，且焊接 接头强度高、密封性好等优点，被广泛应用于电池包箱 体焊接领域。
激光焊：激光焊属于高能束焊的一种，工作原理是利用能量密度 极高的激光束照射在待焊材料表面，使材料熔化并形成 可靠的连接接头。由于激光焊存在设备前期投资成本 高、回报周期长，以及铝合金激光焊接困难等问题，目前未得到广泛应用。
螺栓自拧紧技术（FDS)：FDS连接技术是一种通过设备中心拧紧轴将电动机的高 速旋转传导至待连接板料摩擦生热产生塑性形变后，自 攻螺丝并螺栓连接的冷成形工艺。FDS具有连接简便、 变形空间小、自动化程度高等明显优势，但也存在设备成本高、焊后凸起以及螺钉造价昂贵等缺点。
新能源汽车电池托盘未来趋势
1.与新能源汽车产业同步发展
电池托盘是新能源汽车动力电池的核心支撑组件，是新能源汽车的重要零部件，其具有与新能源汽车产业 同步发展的特征。在政策和市场的双重作用下，2023年中国新能源汽车持续快速增长，新能源汽车产销量 分别达958.7万辆和949.5万辆，同比分别增长35.8%和37.9%。而随着新能源汽车市场需求激增，动力电 池产业也迎来快速增长期。2023年中国动力电池销量达616.3GWh，累计同比增长32.4%，其中宁德时 代、比亚迪等中国动力电池龙头企业在全球范围内处于领先地位。整体上看，新能源汽车动力电池及其构 成要件与新能源汽车产业呈现协同发展趋势。
2.铝合金是电池托盘材料应用的主流方向
铝合金型材具有一系列优良特性，铝的密度为2.7g/cm³，相同体积下其密度是钢的三分之一，材料密度相 对较小，除此之外，铝合金还具有强度高、耐腐蚀、散热性好、化学性质稳定、压铸性好等优势，被广泛 应用于新能源汽车车身、底盘和电池托盘等核心零部件的生产中，如特斯拉、比亚迪、宁德时代、蔚来等 目前都已生产出相应的铝质电池托盘，在实现电池托盘高强度的同时，达到轻量化的目标。同时，中国汽 车工程学会牵头编撰的《节能与新能源汽车轻量化技术路线2.0》基于新能源汽车轻量化提出的未来15年内 电池包壳体材料发展规划中也指出，2020-2025年下壳体以超高强钢、挤出铝型材为主，部分采用碳纤维 复合材料；2025-2030年下壳体以挤压铝合金和超高强钢为主，部分采用碳纤维复合材料，探索性应用泡 沫铝合金；2030-2035年下壳体以挤压铝型材为主，部分采用碳纤维复合材料和泡沫铝合金。综上可以判断，铝合金是电池托盘应用材料的主流方向。
3.具有轻量化发展趋势
纯电动汽车质量每降低10%，续驶里程将增加5%-6%。新能源汽车电池包质量约占整车总质量的 20%-30%，其中电池包壳体质量占电池包总质量的10%-20%。因此，电池托盘的轻量化发展对提高新能 源汽车续航里程具有重要意义。在轻量化趋势下目前电池托盘主流制备工艺有挤出铝型材+焊接成型、冲压 铝板+焊接成型和压铸铝+铸造成型，其中挤出铝型材+焊接成型是中国国内企业普遍采用的电池托盘制造 方案，如蔚来ES8、小鹏G3、比亚迪秦，较钢制电池托盘减重30%以上；冲压铝板+焊接成型是部分国外 企业采用的电池托盘制造方案，如宝马i3、特斯拉Model 3，较钢制电池托盘减重40%以上；压铸铝+整体铸造是国内部分企业采用的方案，如大众Golf GTE。此外，比亚迪、吉利、广汽埃安等车企还在布局研发 和探索泡沫铝三明治材料、碳纤维复合材料等轻量化程度更好的材质，但尚未得到大规模应用。
4.具有集成化发展趋势
提高从电池单体到电池包的集成效率是提升电池包能量密度的有效途径。传统的扩大储能方式是电池单体模组-电池包模式（MTP模式），但该模式仅实现了约60%的集成效率，空间利用率为40%，且在整个电池 系统中辅助部件的质量和体积占比较大。随着先进集成技术的进一步发展，无模组CTP技术因其零件数量 更少、空间利用率和能量密度更高而开始部分替代MTP技术，目前CTP电池已在北汽、蔚来、比亚迪等多 款车型上使用。但由于CTP跳过模组环节，技术难度更大，存在电芯由于充放电膨胀造成形变和散热性能 变差等问题，相应地对电池托盘提出了更高的防震、气密性以及轻量化等要求。
