新能源動力電池集成和管理技術(shù)盤點！哪家最強？

新用戶02834186 2023-04-25 發(fā)布于上海

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2023年和去年相比，新能源行業(yè)對于電池技術(shù)的發(fā)布會明顯減少，回看國內(nèi)電動汽車發(fā)展歷程，技術(shù)核心圍繞安全、續(xù)航和充電三方面開展研究。而電池技術(shù)的發(fā)展可分為基礎(chǔ)材料、制造工藝還有系統(tǒng)集成三條路線。其中，系統(tǒng)集成技術(shù)研究廠家眾多，有電芯制造供應(yīng)商也有主機廠，發(fā)布的設(shè)計概念各式各樣、難分高下。那么最終到底哪家技術(shù)最強？我們今天一起來看看。

傳統(tǒng)電池集成管理技術(shù)（CTM）

我們先看看電池集成技術(shù)發(fā)展的起點—傳統(tǒng)的電池包集成技術(shù)CTM（Cell To Module），該技術(shù)先將若干電芯串并聯(lián)成模組，再將模組裝配成電池包，最后將電池包安裝到汽車底盤。在這個階段，電池包集成技術(shù)的主要廠家是電芯和第三方電池包設(shè)計廠家。是車輛轉(zhuǎn)型油改電時期最常見的電池集成技術(shù)，鑒于方方正正的電池箱和油車的安裝空間不匹配，造成了空間利用率低，最終電芯集成為到車輛后空間利用率僅40%。該結(jié)構(gòu)的好處是電芯被結(jié)構(gòu)件保護，電池包強度高，成組難度小，方便后期維護。適用于電動汽車前期對電池性能了解欠缺和BMS管理技術(shù)成熟度不高的階段，隨著新能源汽車的快速普及以及鋰離子電池性能開發(fā)，大模組化、去模組化、車身一體化技術(shù)成為主流趨勢。

CTM集成技術(shù)

大眾ID.3CTM技術(shù)電池包

集成管理技術(shù)的進階（CTP）

在認識到傳統(tǒng)集成技術(shù)利用率的缺點后，眾多企業(yè)都著眼于相關(guān)優(yōu)化技術(shù)的投入，畢竟系統(tǒng)集成開發(fā)提升能量密度的方式立竿見影。在進入2019年后半年，寧德時代發(fā)布第一代CTP技術(shù)，將體積利用率提升至55%。

無模組的CTP技術(shù)電池包

到2022年發(fā)布的第三代CTP技術(shù)，體積利用率繼續(xù)提高至72%（特斯拉4680電池體積利用率約為63%），其創(chuàng)新開發(fā)的多功能彈性夾層兼具散熱、緩存和支撐的功能，將散熱由原來的平面散熱改為立體散熱，散熱的提升了意味著充電速度和安全性的提升，可實現(xiàn)5min熱啟動、10min從10%快充至80%等功能，在極端情況下，通過急速降溫也能有效阻隔電芯間的熱傳導(dǎo)，避免熱失控的蔓延。隨著電池集成技術(shù)的提升，對電池的一致性和熱管理要求更高，隨之增長的還有電池包的后期維修費用。

無模組的CTP技術(shù)電池包

“傳統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)”向CTP不斷優(yōu)化，車企和電池廠商的配套關(guān)系也開始分化。有能力的車企向下整合開發(fā)CTB和CTC技術(shù)，能力較弱的車企向上整合，與電池廠家合作開發(fā)CTP相關(guān)技術(shù)的電池包。

整車理念開發(fā)的集成技術(shù)（CTB、CTC）

CTB技術(shù)即消除了模組和電池包的概念，直接將電芯集成到汽車底盤當中，汽車底盤已經(jīng)完全面對電動化正向開發(fā)，單體直接集成底盤的方式可極大的提高空間利用率。而電芯集成底盤的技術(shù)涉及整車開發(fā)。因此，CTB和CTC技術(shù)一般由車企主導(dǎo)開發(fā)，代表車企分別為比亞迪和特斯拉。

2022年5月20日，比亞迪舉行了CTB技術(shù)暨海豹預(yù)售發(fā)布會，首發(fā)CTB車身一體化技術(shù)及搭載CTB技術(shù)的e平臺3.0純電動車型—海豹。采用自研的刀片電池陣列式排布，電池包上蓋和電池托盤將刀片電池夾在中間，形成了類蜂窩結(jié)構(gòu)，刀片電池作為整車結(jié)構(gòu)件極大提高了整車扭轉(zhuǎn)剛度，由于刀片電池可以看做一個最小單元的電池模組，讓電源系統(tǒng)保持了一定的可維修性，空間利用率66%，整體能量密度提升10%。比亞迪CTB技術(shù)依舊保留了車輛底盤的中間橫梁結(jié)構(gòu)，以保證車輛的整體剛度。

比亞迪CTB

以特斯拉為代表的CTC技術(shù)則取消了車輛底盤中間橫梁結(jié)構(gòu)。如特斯拉Model Y使用自研的4680電芯將單體直接堆滿中間底盤并通過四周灌滿膠的方式將電池完全固定在車輛底盤，由于4680電芯安裝之間存在縫隙，其空間利用率63%略低于比亞迪的66%。同時，由于4680電芯比刀片電池更小，全部集成在車輛底盤除了對散熱和電池管理有極高的要求外，對電芯單體的串并聯(lián)精密焊接同樣有苛刻要求。要知道灌膠固定后的CTC集成技術(shù)如果出現(xiàn)質(zhì)量問題基本毫無維修性可言！

特斯拉CTC技術(shù) Model Y底盤

電池集成管理技術(shù)的折中方案（MTC）

2022年4月25日，零跑發(fā)布了CTC電池底盤一體化技術(shù)。雖然零跑官宣CTC技術(shù)，但嚴格來講是應(yīng)該MTC。即將模組直接集成到汽車底盤，跳過了電池包的結(jié)構(gòu)。將電池托盤骨架結(jié)構(gòu)與車身梁結(jié)構(gòu)結(jié)合形成雙骨架環(huán)形梁式結(jié)構(gòu)，同樣能提高整體結(jié)構(gòu)效率，實現(xiàn)輕量化。

這樣的方案在降低了電池管理、散熱的技術(shù)要求，提高后期車輛的可維修性。技術(shù)方案介于CTC和CTP之間取平衡。搭載在其旗艦車型零跑C01上，最大帶電量為90kWh，CLTC最高續(xù)航為717km，采用三元鋰電池。對比與其尺寸相當?shù)谋葋喌蠞h，帶電量為85.4kWh，CLTC最高續(xù)航為715km。這意味著零跑C01搭載密度更高、帶電量更高的三元鋰電池才在續(xù)航上勉強做到和比亞迪漢的無模組刀片電池技術(shù)相當。零跑拿著一副好牌并沒有打出好的結(jié)果，在硬核技術(shù)方面還有很大的提升空間。

零跑CTB技術(shù)發(fā)布會

“刀片電池”的變種（JTM）

2022年6月17日，國軒高科JTM電池發(fā)明專利獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局授權(quán)。JTM技術(shù)是把電芯分割成更小組成單元—卷芯后再集成為模組的技術(shù)，該技術(shù)直接跳過電芯，以卷芯為最小單元，在電芯內(nèi)部并、串聯(lián)集成，與刀片電池較為類似，但刀片電池內(nèi)部為一個整體，而JTM可以想象成將刀片電池內(nèi)部分成了幾段。該技術(shù)減少了外部連接件的數(shù)量，在更為微觀的層級實現(xiàn)串并聯(lián)，能量密度更高，成本更低，且工藝簡單，易形成標準化。

國軒高科JTM技術(shù)

目前JTM技術(shù)未看到運用車型，但基于基于JTM技術(shù)，國軒高科也正式切入換電領(lǐng)域。推出了JTM 磊石換電技術(shù)，實現(xiàn)充、換、儲一體化。據(jù)悉，基于該技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)獲得批量訂單，并將于近期進入工信部的新車公告目錄，我們拭目以待。