|
近期寧德時代時代推出了第三代CTP動力電池——麒麟電池，據(jù)悉，由于CTP3.0 電池中的水冷鈑具有緩沖作用，所以比其它動力電池壽命更長，并且比能量、電池空間利用率都有大幅提升，在相同的化學體系、同等電池包尺寸條件下，磷酸鐵鋰系統(tǒng)能量密度 160wh/kg，三元高鎳可達 250wh/kg，較特斯拉的4680電池多裝30%的電量。
而在寧德時代的麒麟電池推出之前，動力電池的聚光燈一直照在新能源汽車巨頭特斯拉推出的4680電池上。 據(jù)悉，4680 電池相比 2170 電池，雖然是體積增加了 448%，但是與全極耳、高硅負極、與 CTC 結(jié)合等更多革命性的技術相結(jié)合，最終實現(xiàn)了續(xù)航增加 54%，成本下降 56%，單位產(chǎn)能設備投資額下降 69% 優(yōu)良成績。 從電池結(jié)構來看，寧德時代的麒麟電池走的是CTP路線，而特斯拉的4680電池則走的是CTC路線。就目前來看，CTP 結(jié)構已經(jīng)成為主流，畢竟寧德時代在最新的市場調(diào)查報告中顯示，其依舊以33.9%的全球市場份額衛(wèi)冕動力電池冠軍。但是CTC無論是在外形、材質(zhì)、組合形式上的一體化、集成化程度都更高，也是未來電池技術方案發(fā)展的重要方向，那么未來動力電池結(jié)構之爭究竟是 CTP一統(tǒng)江湖還是CTC 技高一籌呢？ 動力電池最常見的結(jié)構并非CTP與CTC，而是更為傳統(tǒng)的MTP結(jié)構。傳統(tǒng)電池包MTP是電池、模組成組電池包的形式，多個電芯組成一個模組，多個模組加上BMS、配重模塊等零部件則組合成電池包。在MTP結(jié)構下，電芯被外部結(jié)構件充分地保護所以結(jié)構強度好，成組難度小。但是，傳統(tǒng)的MTP結(jié)構對于電池包的空間利用率極低，僅為40%，其中電芯對模組的空間利用率也只有80%，模組對電池包的空間利用率為50%，所以隨著市場對新能源汽車需求的不斷提升（續(xù)航），MTP結(jié)構已無法滿足智能汽車的發(fā)展需求。2019年9月，寧德時代全球首款CTP電池包量產(chǎn)下線，搭載于北汽EU5。比亞迪緊隨其后，于 2020年3月發(fā)布其創(chuàng)新技術刀片電池。此后國內(nèi)外整車廠、電池廠在CTP技術上各顯神通，推出了不同的代表作品。CTP相較于MTP省去了中間模組環(huán)節(jié)，CTP技術是將電芯直接成組為Pack，省去組裝為傳統(tǒng)模組這一步驟，先將電芯集成到電池包內(nèi)，再安裝到車身上，本質(zhì)是為了提高能量密度和降本。目前主要有兩種思路，一是將Pack看成是一個完整大模組替代內(nèi)部多個小模組的結(jié)構，逐步減少端側(cè)板等結(jié)構件的方式，以寧德時代為代表；二是設計時即考慮采用無模組方案，以電池本身作為強度的參與件去設計，以比亞迪刀片電池為代表。而CTC本質(zhì)上就是底盤平臺化的思路，理論上電量能在現(xiàn)有底盤技術上提升5%，持續(xù)提高汽車電氣化程度。CTC電池集成方案主要有兩種，第一種是電池包底盤集成，是直接將電池包集成到底盤框架中，從而代替地板，或者直接使用乘員艙地板作為電池的上蓋，實現(xiàn)車身地板和底盤一體化設計；第二種是電池單體底盤集成，是將電池單體的殼體焊接或者膠粘，連接到底盤結(jié)構上，改變了電池的制造形式。前者可靠性高，后者集成優(yōu)勢明顯但技術難度大且無法換電。其實CTP與CTC是各有優(yōu)勢也各有短板，CTP 方案直接將單體電芯組成一個或幾個陣列（模組），安裝到電池包中，大幅減少了模組的數(shù)量，免去了先形成模組再安裝成電池包的過程和其中的成本，形成電池包后可安裝至新能源汽車上。使用 CTP 技術后，提高了電池包的空間利用率，提升了體積能量密度，減少了不必要的模組零部件，但對技術能力的要求提高，安全性能不如模組疊加的組合方式。而CTC方案的優(yōu)勢則是更高度的一體化與集成化所帶來的容量提升與空間利用率的提升，當然也有不容忽視的短板——安全與成本。根據(jù)未來新能車的市場空間和CTP/CTC 的滲透速度，預計CTP/CTC 的市場空間及其變化。我們預計2024年，CTP和CTC滲透率能達到 90%，預計 2022至2027年CTP和CTC裝機量持續(xù)提升，合計將于2025年超越千萬輛，而無論是CTP方案還是CTC方案，一體化、集成化都是其發(fā)展的方向。電池包技術從 MTP 發(fā)展到 CTC，零件的外形、材質(zhì)、組合形式等都伴隨電池集成技術的進步發(fā)生了改變，整體的方向是一體化、集成化。獨立的零件變少，幾個零件統(tǒng)一集成到一個零件中去，形成尺寸更大、功能多元的大零件。零件方面的變化帶來供應商的改變，市場格局也將被重塑。隨著未來 CTP 或者 CTC 的普及，系統(tǒng)的集成度越來越高，將會加大膠的用量，CTP 預計用量水平翻倍。pack 里面常見的膠分三種：導熱膠，結(jié)構膠，密封膠。用量最大的是結(jié)構膠，凝固之后能夠提供一定強度，作為結(jié)構支撐；導熱膠用來傳導電芯或模組之間的發(fā)熱，與水冷系統(tǒng)接觸；密封膠水在接口密封，價值量含量最低。涂膠的難點是電池制造環(huán)境，核心是涂膠路徑和工藝參數(shù)的設計。一般導熱膠優(yōu)先涂在底部，結(jié)構膠涂抹根據(jù)設計來定。伴隨電池包結(jié)構的變化，水冷系統(tǒng)也隨之發(fā)生變化，一是水冷板從之前的單一結(jié)構變成集成化結(jié)構，比如沃爾沃 CTC 技術路線中，冷卻技術上采用的是底部一體式水冷板技術。二是電池之間增加云母板或隔熱墊，在整個熱管理系統(tǒng)中發(fā)揮其絕緣性強、耐高溫的作用，比如特斯拉的 4680+CTC 技術中，箱體底部就運用了云母板方案。目前，特斯拉采用 4680+CTC，以電池上蓋代替座艙地板，殼體焊接橫梁增加強度；BYD 將電池車身一體化技術稱為 CTB，將電池上蓋與車身地板進一步合二為一，電池包托盤構成蜂窩狀結(jié)構，與刀片電池結(jié)合加強側(cè)向吸能和抗沖擊力，由此可見一體化、集成化是未來動力電池的發(fā)展趨勢。
|
