这是一个很有意思的话题，特别是对不了解这个东西的人，我以前也有过类似的疑惑。在知道电池包里面到底长啥样之前，我一直以为动力电池里面就是一个很大的电池加上电线。后来毕业去了一家动力电池厂，实习的时候，从窗外看到了车间里正在装配的某汽集团的动力电池才知道，我去里面居然是这么多小电池。

你没看错，动力电池里面全是小电池。

直接用一个大电池，不是能省不少事吗，也不需要电芯->模组->电池包这么一个复杂的过程，而且增加那么多的材料和工序，电池的能力密度却变得更小了。

那我们现在就来讲讲，到底为什么动力电池不直接做一个完整的大电池，而是要用这么多小电池组起来的？难道是那些工程师没有动脑子的结果吗？

第一步，先了解一下电池的原理

之前提到了电池的一些基本原理，这些原理至今基本没有改变。

电池之所以能够放电，是因为其内部的化学物质能进行氧化还原反应，而当这种反应为可逆反应时，电池就是可充电的电池。在电池内部，氧化反应和还原反应分别在电池的两极进行。在电池的负极中，一般是电位较负的活性物质构成，比如活泼的金属，作为还原剂；而在正极中，一般是电位较正的氧化剂组成。在氧化还原反应过程中，一般伴随着电子和离子在正负极之间的移动。

离子要能在正负极间移动，就必须要有溶液，就是我们说的电解液，而有了电解液，能够导电的溶液，那么电子也就同样能够在正负极中移动了，这就构成了一个氧化还原反应的条件了。但问题是，此时如果真这样做了，那整个反应不就不受控制吗，直接就开始反应了，没有开关，电路也没有接出来，而是在内部啊。且正负极可以直接导通，这不是短路了吗？对，这就是短路了，会剧烈的放电，搞不好会起火和爆炸。

因此，聪明的工程师们找了一种特殊的膜，把它隔在正负极之间。这种膜有一种特性，那就是电子不能通过此隔膜，而离子则可以自由通过此隔膜。有了这个隔膜，电子不能通过，电池内部氧化还原反应就没法正常进行，而当需要进行反应（放电）时，用一根可以导电的电阻丝，从外部将正负极连起来，让电子可以在正负极之间移动，电池内的氧化还原反应就可以进行。而由于有电子在电阻丝中通过，也就形成了电流。

现在，我们先来看看铅酸电池的结构

铅酸电池的原理和上述原理一样，也是由正极、负极和隔膜构成的。我们现在购买铅酸电池时，一般一个为12V，是因为铅酸电池内部，也是由好几组小的电池串起来的。实际上，铅酸电池正负极材料主要为铅及其化合物组成，电解液为硫酸，单个铅酸电池单元为2V。

锂电池的内部结构原理上，和上面所讲几乎是一模一样，以圆柱形锂离子电池为例：电池外部为钢壳，里面是由正极、隔膜、负极这样的三层夹心结构卷绕而成的。下面这张图，就是将圆柱锂电池剥去外壳铁皮以后的内部样子：

圆柱电芯外壳和卷料

电芯卷料示意图

如果从电池的中部将电池截断，我们就可以看到如下图所示的结构，其中202、203为电池的正负极，201为正负极之间的隔膜。在隔膜201与正负极202、203之间的间隙中，会加入电解液，以确保锂离子能够在正负极之间移动，正是因为带正电的锂离子移动，从而形成了电池内部的电流。

电池截面示意图

锂电池内部卷料示意图

为什么不把动力电池做成一个大的

如果我们把正极、隔膜、负极这种夹心结构做得非常长，然后像卫生纸一样，一直卷一直卷，卷到煤气罐那么大，再找个煤气罐，把气放出来，把卷料装进去，加注上电解液，把正负极引出来，那是否就能做出能驱动一辆电动汽车的大电池呢？

回答这个问题之前，我们先来看看，如果按照上面的方法，会做出一个什么样的电池。电池充放电的原理，前文已经讲过了，就是利用电池正负极材料的可逆的氧化还原反应进行的，由于氧化还原反应过程伴随着得、失电池的过程，因此，加以人为控制，就能实现充电和放电（电子移动方向不同）。

但我们要先考虑下功率问题，电池的功率，就是内部离子移动的速度，又或者说是电池内部氧化还原反应的速度。而电池内部氧化还原反应的速度，最主要的影响因素是电池正负极的电势差，如前文所说：负极中，一般是电位较负的活性物质构成，正极中，一般是电位校正的物质构成。正是这两种物质的电势差，导致了电池两端的电势差，影响着电池内部氧化还原反应的速度，对外的表现就是电压。

我们再考虑一下放电的情况，如果使用电阻丝将这个煤气罐电池的正负极连起来，使得电子可以在正负极之间移动，那么电池内部的氧化还原反应条件成立，电阻丝中电子移动形成电流。如果把电阻丝换成汽车的驱动电机和相关电路，其实也是能驱动车辆的。但是我们为什么不这样做呢？

电动汽车的电驱系统

因为我们之前做的煤气罐电池，只是加长了正负极带的长度，卷的圈数更多，而没有改变正负极的材料，因此电势差是没有改变的，也就是电压是不变的，只是电量增加了。原来可以用1天，现在可以用一年，但是电压是没有变的。

卷多大都只有3~4V电压

电池进行放电，电力驱动的能力，我们用功率来衡量，P = U * I。U是电池的电压，I是电池的电流。我们假定车辆需求的功率是恒定的，那么电压U和电流I就是反比关系，一个越小，另一个也就越大。大的电流，我们需要更粗的铜导线来传导，高的电压，我们需要更厚的电线外皮来绝缘。

这电线，车用有点不合适吧

现在的煤气罐电池和普通的18650电池一样，只有3.6V左右，但是不同的是，我们的煤气罐电池可能有20KWH（度）的电量。假如我们要用来驱动车辆，就需要先升压，在车上加装更多、更大的电力转换设备。而如果不升压，能不能开发电压3.6v，功率上百千瓦的电机不说，光是回路中的电流，就需要很粗很大的电线。如果是电动汽车，车上的电线有易拉罐那么粗，不管用户能不能接受，显然工程师们是接受不了的。所以现在大家都是老老实实，串起来增加电压的。

串联增压，并联增容

那能不能做一个体积大，电压大的大电池呢？这就需要找到电势差更大的正负极材料了，现在的锂离子电池主要是锂元素，在原始周期表中排行老三，而老二和老大都是气体，大家觉得呢？

元素周期表

另外，即便是锂电池，最高也就4.2V，但还是经常把车辆烧起来，而锂金属遇到水时，就会剧烈反应甚至是爆炸；如果你能找到能做出300多伏电压的新元素，诺贝尔的事先不提，你确定这种元素不会和空气反应，不会把车都炸成灰吗？

锂电池已经是个暴躁老哥了

好啦，这就是为什么电动汽车不直接做个大电池，而要使用这么多小电池组合起来的原因了，不知道有没有让大家读了之后更糊涂呢？

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