從寧德時代CTP到比亞迪刀片電池 解鎖動力電池的“新武器”

時間:2020-01-22 16:49來源:騰訊汽車 作者:綜合報道
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       當(dāng)我們提出“新能源汽車最關(guān)鍵的部分是什么”這樣的問題時，得到的答案基本都是電池。
 
       的確，如今新能源汽車的絕大部分“命門”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，新能源汽車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，想要借新能源之勢實現(xiàn)彎道超車的中國汽車行業(yè)，在面對國際市場、面對同樣不斷進(jìn)化的燃油車時，勢必要拿出些動力電池領(lǐng)域的新武器，才有可能贏下這場變革。
 
       新的十年到來，已經(jīng)達(dá)到500-600km的續(xù)航能力還能更上一層嗎？充電時間還能進(jìn)一步縮短嗎？動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。這一概念在最近由于寧德時代以及比亞迪的“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，電動汽車所搭載的電池包，通常是由電芯（Cell）組裝成模組（Module），再將數(shù)個模組集成為電池包（Pack），形成了“電芯-模組-電池包”的三級裝配模式。例如采用三元鋰電池的特斯拉Model S，會將數(shù)千個圓柱形電芯集成為十幾個模組（Model 3簡化了為4個大尺寸模組），這樣的好處在于大大簡化了裝配的復(fù)雜程度，提高了生產(chǎn)效率，同時模組化設(shè)計也便于后期的維護(hù)，可以實現(xiàn)單個模塊或模組的更換。
 
       然而模組也增加了不少額外的零部件，這些都會導(dǎo)致電池包的成本、重量上升。與之相對的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，來換取成本、空間和輕量化上的優(yōu)勢。在實現(xiàn)方式上主要有兩種，第一是采用完全無模組的方式，第二則是以大模組替代小模組。
 
       其實，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領(lǐng)域——磷酸鐵鋰電池較強(qiáng)的穩(wěn)定性和大型客車廣闊的電池排布空間使CTP成為可能。將CTP應(yīng)用在乘用車領(lǐng)域則是最近掀起的趨勢。
 
       去年德國法蘭克福國際車展上，寧德時代發(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、威馬、哪吒等在內(nèi)的國內(nèi)車企都打算通過這項技術(shù)開發(fā)新的電池系統(tǒng)。而寧德時代也并非國內(nèi)第一個發(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)勢與劣勢
 
       之所以有這樣的熱度，很大程度上是由于CTP優(yōu)勢非常直接可見：寧德時代的數(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)險和劣勢呢？從某個角度講，模組所帶來的好處正是CTP所需要解決的問題。
 
       CTP對電芯的一致性的要求更高，例如電芯在工作時的形變和散熱性能在沒有模組化管理后都需要重新考量。而電芯的原材料、類型、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、改動的難度都大大增加。
 
當(dāng)然，正如人們所說，除去技術(shù)，CTP背后也是電池廠商和車企的博弈。對電池廠商來說，做電池包必然要比模組更賺錢，而電池廠商轉(zhuǎn)變?yōu)镃TP恰恰為做整個PACK鋪平了道路。
 
       實例：比亞迪的“刀片電池”
 
       1月11日的中國電動汽車百人會論壇（2020）上，王傳福表示，比亞迪開發(fā)的“刀片電池”今年將實現(xiàn)首次量產(chǎn)，并首次搭載比亞迪新車型漢。
 
       所謂刀片電池即長電芯方案，將電芯進(jìn)行扁平化設(shè)計。根據(jù)比亞迪專利顯示，刀片電池長度最長可以達(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�。相比傳統(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、長壽命等特點，整車壽命可達(dá)百萬公里以上。
 
       目前，比亞迪乘用車所搭載的多數(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板塊。
 
       一系列的數(shù)據(jù)讓人無限遐想，而實際效果如何也將隨著量產(chǎn)而經(jīng)受市場的檢驗。
 
       無論是寧德時代的CTP技術(shù)還是比亞迪鋒利的“刀片電池“，都是國內(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，也正是在這一過程中，人們對新能源汽車的未來愈發(fā)有信心。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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