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相較于傳統(tǒng)“電芯—模組—電池包”的三級(jí)結(jié)構(gòu)，CTP技術(shù)省去或減少了模組組裝環(huán)節(jié)，將電芯直接集成至電池包，從而提高了電池系統(tǒng)的集成效率，提升了系統(tǒng)能量密度，大大降低了制造成本，并適配所有的化學(xué)體系電池。
最近，寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱寧德時(shí)代）以一段不滿4分鐘的視頻發(fā)布了其第三代CTP技術(shù)產(chǎn)品——麒麟電池，同時(shí)宣布麒麟電池將于明年量產(chǎn)上市。
理想汽車(chē)CEO李想在微博平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)了麒麟電池發(fā)布的消息，同時(shí)評(píng)論稱“明年見(jiàn)”。寧德時(shí)代官方微博隨后轉(zhuǎn)發(fā)了李想的此條微博，同時(shí)評(píng)論稱：“麒麟有理想”。寧德時(shí)代向媒體確認(rèn)，理想汽車(chē)旗下的新能源車(chē)已確定將搭載麒麟電池。
麒麟電池的發(fā)布，被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是寧德時(shí)代持續(xù)鞏固技術(shù)優(yōu)勢(shì)的體現(xiàn)，更被認(rèn)為是中國(guó)企業(yè)引領(lǐng)全球動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng)新的又一標(biāo)志。
CTP技術(shù)可提高能量密度降低成本
“CTP，即cell to pack——電芯直接集成為電池包的無(wú)模組電池技術(shù)。”寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱告訴科技日?qǐng)?bào)記者，相較于傳統(tǒng)“電芯—模組—電池包”的三級(jí)結(jié)構(gòu)，CTP技術(shù)省去或減少了模組組裝環(huán)節(jié)，將電芯直接集成至電池包，從而提高了電池系統(tǒng)的集成效率，提升了系統(tǒng)能量密度，大大降低了制造成本，并適配所有的化學(xué)體系電池。
麒麟電池是寧德時(shí)代第三代CTP電池包，體積利用率據(jù)悉將從第一代的55%提升到72%。
2019年的法蘭克福車(chē)展上，寧德時(shí)代首次發(fā)布公司的第一代CTP技術(shù)。同年9月寧德時(shí)代宣布，CTP電池包將搭載于北汽新能源EU5車(chē)型上，這是該項(xiàng)技術(shù)發(fā)布后落地的首個(gè)乘用車(chē)項(xiàng)目。隨后，寧德時(shí)代將CTP技術(shù)更新至2.0版本。寧德時(shí)代年報(bào)披露，基于磷酸鐵鋰的第二代CTP產(chǎn)品在2021年已實(shí)現(xiàn)大批量交付。
“在CTP第一代、第二代技術(shù)中，雖然模組被取消，但對(duì)電芯依然采用分模塊管理。采用CTP第三代技術(shù)的麒麟電池，電芯被集成為一體化能量單元，系統(tǒng)集成效率達(dá)72%，創(chuàng)下全球新高。”吳凱表示。
眾所周知，動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車(chē)最核心的部件，占電動(dòng)汽車(chē)總成本的四成，在原材料價(jià)格居高不下的背景下，技術(shù)創(chuàng)新成為降本的重要手段，而寧德時(shí)代的CTP電池包結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化無(wú)疑開(kāi)辟了一條新的創(chuàng)新路徑。
吳凱介紹道，CTP技術(shù)屬于結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，可適配于三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鈉離子電池等不同材料體系的電池系統(tǒng)。
全方位鋰電產(chǎn)業(yè)鏈與資本整合服務(wù)平臺(tái)高工鋰電報(bào)道稱，2021年以來(lái)，寧德時(shí)代CTP電池包相繼成規(guī)模地導(dǎo)入小鵬汽車(chē)科技有限公司的P7和蔚來(lái)控股有限公司的ES6等車(chē)型。
“麒麟”在電池結(jié)構(gòu)上有三大創(chuàng)新
作為寧德時(shí)代的第三代CTP技術(shù)，麒麟電池展示了寧德時(shí)代的技術(shù)實(shí)力。
寧德時(shí)代稱，麒麟電池對(duì)電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三大顛覆創(chuàng)新。
在功能邊界創(chuàng)新上，麒麟電池突破結(jié)構(gòu)功能邊界，打造一體化能量單元。麒麟電池整合功能需求，將橫縱梁、水冷板與隔熱墊合三為一，集成為多功能彈性?shī)A層。
“這一創(chuàng)新，不僅大大節(jié)省了結(jié)構(gòu)件數(shù)量，提升了空間利用率，還通過(guò)多功能彈性?shī)A層的內(nèi)部斜筋設(shè)計(jì)，消化電芯使用過(guò)程中輕微膨脹而帶來(lái)的擠壓力，讓電芯自由呼吸，提高電池全生命周期可靠性，優(yōu)化電池壽命。”吳凱表示。
與之同步，麒麟電池又設(shè)計(jì)了底部空間共享方案，將電芯倒置，將結(jié)構(gòu)防護(hù)、高壓連接、熱失控排氣等功能模塊進(jìn)行智能分布，釋放了6%的能量空間，并滿足了底部球擊等國(guó)標(biāo)電池安全測(cè)試要求。
“結(jié)合以上兩大創(chuàng)新，我們將電池系統(tǒng)集成效率提高到72%，并將系統(tǒng)能量密度提升至255瓦時(shí)/千克，輕松實(shí)現(xiàn)1000公里續(xù)航。”吳凱稱。
針對(duì)電池?zé)峁芾韱?wèn)題，吳凱特別強(qiáng)調(diào)了水冷板技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：在兩塊電芯的中間加水冷板，使相鄰兩塊電芯的熱傳導(dǎo)降低，可極大提高電池壽命，滿足高壓快充，4C（15分鐘充滿電）充電不是難事。
具體來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)電池包中，水冷系統(tǒng)位于電池底部，與電芯接觸的換熱面積有限。而在麒麟電池中，水冷系統(tǒng)被置于電芯與電芯之間，換熱面積擴(kuò)大了4倍，直接提升熱管理效率，電芯控溫時(shí)間縮短為原來(lái)的一半，可支持5分鐘快速熱啟動(dòng)，并可減少電池快充帶來(lái)的升溫，支持10分鐘快充。此外，該水冷系統(tǒng)還可有效阻隔電芯間的異常熱量傳導(dǎo)，提升了全化學(xué)體系電池的熱穩(wěn)定性和熱安全性。
我國(guó)動(dòng)力電池整體水平得到提升
據(jù)媒體統(tǒng)計(jì)，去年國(guó)內(nèi)銷(xiāo)量前十的新能源汽車(chē)車(chē)型中，有4款車(chē)型采用了CTP技術(shù)。
寧德時(shí)代目前已向海外輸出CTP技術(shù)。去年10月，寧德時(shí)代與韓國(guó)現(xiàn)代摩比斯公司簽署戰(zhàn)略協(xié)議，授權(quán)后者使用其CTP技術(shù)，在全球范圍內(nèi)供應(yīng)CTP相關(guān)電池產(chǎn)品。今年5月，寧德時(shí)代授權(quán)泰國(guó)國(guó)家石油公司（PTT）的全資子公司ArunPlus使用CTP技術(shù)，雙方將向泰國(guó)電動(dòng)汽車(chē)品牌Horizon Plus供應(yīng)電池產(chǎn)品。
在寧德時(shí)代2019年首次提出CTP無(wú)模組電池技術(shù)并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)之后，很多電池的結(jié)構(gòu)變化均是基于該技術(shù)集成化、模塊化的電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路延展出來(lái)的，“只要是電池包內(nèi)無(wú)模組的設(shè)計(jì)，都屬于CTP技術(shù)及其延展，其本質(zhì)區(qū)別在于集成效率的不同，麒麟電池刷新了全球電池集成度的紀(jì)錄。”吳凱分析。
其中，比亞迪股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱比亞迪）于2020年3月推出的刀片電池迅速在市場(chǎng)“走紅”，也成為磷酸鐵鋰電池在乘用車(chē)市場(chǎng)回暖的一大因素。
刀片電池直接采用了無(wú)模組的設(shè)計(jì)，大幅度減少了內(nèi)部的線纜和結(jié)構(gòu)，電池體積利用率相較于傳統(tǒng)電池包提升了50%以上，并且零部件數(shù)量減少了40%、生產(chǎn)效率提升了50%、最終成本下降了30%。同時(shí)，比亞迪正在加速第二代刀片電池技術(shù)開(kāi)發(fā)，規(guī)劃2025年實(shí)現(xiàn)能量密度大于180瓦時(shí)/千克、體積能量密度達(dá)到300瓦時(shí)/升。
此外，蜂巢能源科技股份有限公司、中創(chuàng)新航科技股份有限公司也推出過(guò)CTP技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品。公開(kāi)信息顯示，與傳統(tǒng)590模組相比，蜂巢能源利用CTP技術(shù)生產(chǎn)的第一代電池減少了24%的零部件；第二代電池成組效率提升5%—10%，空間利用率提升5%，零部件數(shù)量再減少22%。
業(yè)內(nèi)分析，麒麟電池橫空出世，使動(dòng)力電池行業(yè)產(chǎn)生新的變化趨勢(shì)。雖然寧德時(shí)代目前的電池裝機(jī)量在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，但是動(dòng)力電池行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)變得愈發(fā)激烈，除了電池企業(yè)，整車(chē)企業(yè)也在不斷推陳出新。僅從今年來(lái)看，相關(guān)成果就有上海汽車(chē)集團(tuán)有限公司推出的躺平式結(jié)構(gòu)的魔方電池技術(shù)、比亞迪的CTB技術(shù)、合眾新能源汽車(chē)有限公司哪吒汽車(chē)的天工電池技術(shù)等。
無(wú)論如何，國(guó)內(nèi)企業(yè)的“比武競(jìng)技”將極大提升中國(guó)動(dòng)力電池的整體水平。7月4日，韓國(guó)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)SNEResearch發(fā)布數(shù)據(jù)，今年1—5月全球動(dòng)力電池裝機(jī)總量為157.4吉瓦時(shí)，同比上升77.3%，已連續(xù)23個(gè)月呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)；其中，寧德時(shí)代裝機(jī)總量53.3吉瓦時(shí)，同比提高112%，市場(chǎng)占有率達(dá)到33.9%，遙遙領(lǐng)先，LG新能源公司和比亞迪分列二三位；在這份全球動(dòng)力電池裝機(jī)總量前十名榜單中，中國(guó)動(dòng)力電池企業(yè)占6席。
吳凱表示，2023年將會(huì)是電動(dòng)汽車(chē)單次充電續(xù)航里程突破1000公里、進(jìn)入大量量產(chǎn)的關(guān)鍵時(shí)間，也是CTP成為主流電池產(chǎn)品的關(guān)鍵期。
毫無(wú)疑問(wèn)， CTP技術(shù)已經(jīng)成為新的發(fā)展方向。(來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)）
