從寧德時(shí)代CTP到比亞迪刀片電池 解鎖動(dòng)力電池的“新武器”

時(shí)間:2020-01-22 16:49來(lái)源:騰訊汽車(chē) 作者:綜合報(bào)道
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       當(dāng)我們提出“新能源汽車(chē)最關(guān)鍵的部分是什么”這樣的問(wèn)題時(shí)，得到的答案基本都是電池。
 
       的確，如今新能源汽車(chē)的絕大部分“命門(mén)”都在電池上。成本，安全，能量密度，充電效率，甚至謠言中的“輻射”，都與電池直接相關(guān)。可以說(shuō)，新能源汽車(chē)的迅速普及正是得益于電池技術(shù)的進(jìn)步和成本的不斷下降——數(shù)據(jù)顯示，十年來(lái)電池制造成本下降了85%，2019年電池系統(tǒng)成本降低到0.6-1元/Wh。
 
       電池技術(shù)是新能源汽車(chē)發(fā)展的重中之重，之前如此，今后大概率也將如此。以此推理，想要借新能源之勢(shì)實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)的中國(guó)汽車(chē)行業(yè)，在面對(duì)國(guó)際市場(chǎng)、面對(duì)同樣不斷進(jìn)化的燃油車(chē)時(shí)，勢(shì)必要拿出些動(dòng)力電池領(lǐng)域的新武器，才有可能贏下這場(chǎng)變革。
 
       新的十年到來(lái)，已經(jīng)達(dá)到500-600km的續(xù)航能力還能更上一層嗎？充電時(shí)間還能進(jìn)一步縮短嗎？動(dòng)力電池的極限又在哪里？
 
       探索一直在繼續(xù)，CTP（Cell To Pack）技術(shù)便是頗具代表性的一個(gè)。這一概念在最近由于寧德時(shí)代以及比亞迪的“刀片電池”而燃起了一定的熱度。
 
       CTP：老名詞的新發(fā)展
 
       眾所周知，電動(dòng)汽車(chē)所搭載的電池包，通常是由電芯（Cell）組裝成模組（Module），再將數(shù)個(gè)模組集成為電池包（Pack），形成了“電芯-模組-電池包”的三級(jí)裝配模式。例如采用三元鋰電池的特斯拉Model S，會(huì)將數(shù)千個(gè)圓柱形電芯集成為十幾個(gè)模組（Model 3簡(jiǎn)化了為4個(gè)大尺寸模組），這樣的好處在于大大簡(jiǎn)化了裝配的復(fù)雜程度，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)模組化設(shè)計(jì)也便于后期的維護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)模塊或模組的更換。
 
       然而模組也增加了不少額外的零部件，這些都會(huì)導(dǎo)致電池包的成本、重量上升。與之相對(duì)的CTP技術(shù)便是直接從電芯（Cell）到電池包（Pack），省去了模組（Module）的步驟，來(lái)?yè)Q取成本、空間和輕量化上的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)現(xiàn)方式上主要有兩種，第一是采用完全無(wú)模組的方式，第二則是以大模組替代小模組。
 
       其實(shí)，CTP并非新技術(shù)，以前也曾應(yīng)用于磷酸鐵鋰電池及商用客車(chē)領(lǐng)域——磷酸鐵鋰電池較強(qiáng)的穩(wěn)定性和大型客車(chē)廣闊的電池排布空間使CTP成為可能。將CTP應(yīng)用在乘用車(chē)領(lǐng)域則是最近掀起的趨勢(shì)。
 
       去年德國(guó)法蘭克福國(guó)際車(chē)展上，寧德時(shí)代發(fā)布了全新的CTP（Cell to Pack）電池?zé)o模組化技術(shù)，受到了廣泛關(guān)注。目前有包括北汽、蔚來(lái)、威馬、哪吒等在內(nèi)的國(guó)內(nèi)車(chē)企都打算通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)開(kāi)發(fā)新的電池系統(tǒng)。而寧德時(shí)代也并非國(guó)內(nèi)第一個(gè)發(fā)布該技術(shù)的企業(yè)，2019年7月9日蜂巢能源就發(fā)布了該技術(shù)，作為主機(jī)廠的比亞迪同樣有相關(guān)研發(fā)。
 
        優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)
 
       之所以有這樣的熱度，很大程度上是由于CTP優(yōu)勢(shì)非常直接可見(jiàn)：寧德時(shí)代的數(shù)據(jù)顯示，CTP電池包體積利用率可以提高15%-20%，電池包零部件數(shù)量減少40%，生產(chǎn)效率提升50%，電池包能量密度提升10%-15%，可以達(dá)到200Wh/kg以上，電池的制造成本也大幅降低。
 
       而根據(jù)蜂巢能源給出的數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)590模組相比，CTP第一代減少了24%的零部件，第二代成組效率提升了5-10%，空間利用率提升5%，零部件數(shù)量再減少22%。
 
       那么風(fēng)險(xiǎn)和劣勢(shì)呢？從某個(gè)角度講，模組所帶來(lái)的好處正是CTP所需要解決的問(wèn)題。
 
       CTP對(duì)電芯的一致性的要求更高，例如電芯在工作時(shí)的形變和散熱性能在沒(méi)有模組化管理后都需要重新考量。而電芯的原材料、類(lèi)型、生產(chǎn)工藝等均需進(jìn)一步優(yōu)化。
 
       取消了模組，也就取消了電芯在模組級(jí)別的防護(hù)，相應(yīng)的BMS采樣和控制策略也需要進(jìn)行更改。
 
       由于模組結(jié)構(gòu)的弱化，使得前期電芯的裝配固定和后期維修、改動(dòng)的難度都大大增加。
 
當(dāng)然，正如人們所說(shuō)，除去技術(shù)，CTP背后也是電池廠商和車(chē)企的博弈。對(duì)電池廠商來(lái)說(shuō)，做電池包必然要比模組更賺錢(qián)，而電池廠商轉(zhuǎn)變?yōu)镃TP恰恰為做整個(gè)PACK鋪平了道路。
 
       實(shí)例：比亞迪的“刀片電池”
 
       1月11日的中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)論壇（2020）上，王傳福表示，比亞迪開(kāi)發(fā)的“刀片電池”今年將實(shí)現(xiàn)首次量產(chǎn)，并首次搭載比亞迪新車(chē)型漢。
 
       所謂刀片電池即長(zhǎng)電芯方案，將電芯進(jìn)行扁平化設(shè)計(jì)。根據(jù)比亞迪專(zhuān)利顯示，刀片電池長(zhǎng)度最長(zhǎng)可以達(dá)到2500mm，是傳統(tǒng)普通磷酸鐵鋰電池的10倍以上，可以極大提升電芯的成組效率。此外，它還不限于某一個(gè)特定尺寸，而是可以根據(jù)不同需求變?yōu)椴煌叽绲囊幌盗须娦尽Ｏ啾葌鹘y(tǒng)鐵電池，刀片電池在體積比能量密度上提升了50%，具有高安全、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)，整車(chē)壽命可達(dá)百萬(wàn)公里以上。
 
       目前，比亞迪乘用車(chē)所搭載的多數(shù)已是三元鋰電池，而隨著“刀片電池”的推出，磷酸鐵鋰電池即將殺回乘用車(chē)板塊。
 
       一系列的數(shù)據(jù)讓人無(wú)限遐想，而實(shí)際效果如何也將隨著量產(chǎn)而經(jīng)受市場(chǎng)的檢驗(yàn)。
 
       無(wú)論是寧德時(shí)代的CTP技術(shù)還是比亞迪鋒利的“刀片電池“，都是國(guó)內(nèi)廠商在優(yōu)化電池包方面的大膽嘗試，而這背后又隱藏著電芯制造技術(shù)的提升。安全，能量密度，體積，成本，技術(shù)的發(fā)展正是這些因素之間不斷博弈的結(jié)果。平衡，打破平衡，再次平衡，也正是在這一過(guò)程中，人們對(duì)新能源汽車(chē)的未來(lái)愈發(fā)有信心。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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