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相較于傳統(tǒng)“電芯—模組—電池包”的三級結構，CTP技術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，并適配所有的化學體系電池。
最近，寧德時代新能源科技股份有限公司（以下簡稱寧德時代）以一段不滿4分鐘的視頻發(fā)布了其第三代CTP技術產(chǎn)品——麒麟電池，同時宣布麒麟電池將于明年量產(chǎn)上市。
理想汽車CEO李想在微博平臺轉(zhuǎn)發(fā)了麒麟電池發(fā)布的消息，同時評論稱“明年見”。寧德時代官方微博隨后轉(zhuǎn)發(fā)了李想的此條微博，同時評論稱：“麒麟有理想”。寧德時代向媒體確認，理想汽車旗下的新能源車已確定將搭載麒麟電池。
麒麟電池的發(fā)布，被業(yè)內(nèi)認為是寧德時代持續(xù)鞏固技術優(yōu)勢的體現(xiàn)，更被認為是中國企業(yè)引領全球動力電池技術創(chuàng)新的又一標志。
CTP技術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模組電池技術。”寧德時代首席科學家吳凱告訴科技日報記者，相較于傳統(tǒng)“電芯—模組—電池包”的三級結構，CTP技術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，并適配所有的化學體系電池。
麒麟電池是寧德時代第三代CTP電池包，體積利用率據(jù)悉將從第一代的55%提升到72%。
2019年的法蘭克福車展上，寧德時代首次發(fā)布公司的第一代CTP技術。同年9月寧德時代宣布，CTP電池包將搭載于北汽新能源EU5車型上，這是該項技術發(fā)布后落地的首個乘用車項目。隨后，寧德時代將CTP技術更新至2.0版本。寧德時代年報披露，基于磷酸鐵鋰的第二代CTP產(chǎn)品在2021年已實現(xiàn)大批量交付。
“在CTP第一代、第二代技術中，雖然模組被取消，但對電芯依然采用分模塊管理。采用CTP第三代技術的麒麟電池，電芯被集成為一體化能量單元，系統(tǒng)集成效率達72%，創(chuàng)下全球新高。”吳凱表示。
眾所周知，動力電池是電動汽車最核心的部件，占電動汽車總成本的四成，在原材料價格居高不下的背景下，技術創(chuàng)新成為降本的重要手段，而寧德時代的CTP電池包結構簡化無疑開辟了一條新的創(chuàng)新路徑。
吳凱介紹道，CTP技術屬于結構創(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)鏈與資本整合服務平臺高工鋰電報道稱，2021年以來，寧德時代CTP電池包相繼成規(guī)模地導入小鵬汽車科技有限公司的P7和蔚來控股有限公司的ES6等車型。
“麒麟”在電池結構上有三大創(chuàng)新
作為寧德時代的第三代CTP技術，麒麟電池展示了寧德時代的技術實力。
寧德時代稱，麒麟電池對電池結構進行了三大顛覆創(chuàng)新。
在功能邊界創(chuàng)新上，麒麟電池突破結構功能邊界，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，集成為多功能彈性夾層。
“這一創(chuàng)新，不僅大大節(jié)省了結構件數(shù)量，提升了空間利用率，還通過多功能彈性夾層的內(nèi)部斜筋設計，消化電芯使用過程中輕微膨脹而帶來的擠壓力，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，麒麟電池又設計了底部空間共享方案，將電芯倒置，將結構防護、高壓連接、熱失控排氣等功能模塊進行智能分布，釋放了6%的能量空間，并滿足了底部球擊等國標電池安全測試要求。
“結合以上兩大創(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/千克，輕松實現(xiàn)1000公里續(xù)航。”吳凱稱。
針對電池熱管理問題，吳凱特別強調(diào)了水冷板技術的優(yōu)勢：在兩塊電芯的中間加水冷板，使相鄰兩塊電芯的熱傳導降低，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。
具體來說，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，換熱面積擴大了4倍，直接提升熱管理效率，電芯控溫時間縮短為原來的一半，可支持5分鐘快速熱啟動，并可減少電池快充帶來的升溫，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，提升了全化學體系電池的熱穩(wěn)定性和熱安全性。
我國動力電池整體水平得到提升
據(jù)媒體統(tǒng)計，去年國內(nèi)銷量前十的新能源汽車車型中，有4款車型采用了CTP技術。
寧德時代目前已向海外輸出CTP技術。去年10月，寧德時代與韓國現(xiàn)代摩比斯公司簽署戰(zhàn)略協(xié)議，授權后者使用其CTP技術，在全球范圍內(nèi)供應CTP相關電池產(chǎn)品。今年5月，寧德時代授權泰國國家石油公司（PTT）的全資子公司ArunPlus使用CTP技術，雙方將向泰國電動汽車品牌Horizon Plus供應電池產(chǎn)品。
在寧德時代2019年首次提出CTP無模組電池技術并實現(xiàn)量產(chǎn)之后，很多電池的結構變化均是基于該技術集成化、模塊化的電池結構設計思路延展出來的，“只要是電池包內(nèi)無模組的設計，都屬于CTP技術及其延展，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錄。”吳凱分析。
其中，比亞迪股份有限公司（以下簡稱比亞迪）于2020年3月推出的刀片電池迅速在市場“走紅”，也成為磷酸鐵鋰電池在乘用車市場回暖的一大因素。
刀片電池直接采用了無模組的設計，大幅度減少了內(nèi)部的線纜和結構，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，比亞迪正在加速第二代刀片電池技術開發(fā)，規(guī)劃2025年實現(xiàn)能量密度大于180瓦時/千克、體積能量密度達到300瓦時/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CTP技術相關產(chǎn)品。公開信息顯示，與傳統(tǒng)590模組相比，蜂巢能源利用CTP技術生產(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，使動力電池行業(yè)產(chǎn)生新的變化趨勢。雖然寧德時代目前的電池裝機量在國內(nèi)處于領先地位，但是動力電池行業(yè)的競爭已經(jīng)變得愈發(fā)激烈，除了電池企業(yè)，整車企業(yè)也在不斷推陳出新。僅從今年來看，相關成果就有上海汽車集團有限公司推出的躺平式結構的魔方電池技術、比亞迪的CTB技術、合眾新能源汽車有限公司哪吒汽車的天工電池技術等。
無論如何，國內(nèi)企業(yè)的“比武競技”將極大提升中國動力電池的整體水平。7月4日，韓國市場調(diào)研機構SNEResearch發(fā)布數(shù)據(jù)，今年1—5月全球動力電池裝機總量為157.4吉瓦時，同比上升77.3%，已連續(xù)23個月呈增長態(tài)勢；其中，寧德時代裝機總量53.3吉瓦時，同比提高112%，市場占有率達到33.9%，遙遙領先，LG新能源公司和比亞迪分列二三位；在這份全球動力電池裝機總量前十名榜單中，中國動力電池企業(yè)占6席。
吳凱表示，2023年將會是電動汽車單次充電續(xù)航里程突破1000公里、進入大量量產(chǎn)的關鍵時間，也是CTP成為主流電池產(chǎn)品的關鍵期。
毫無疑問， CTP技術已經(jīng)成為新的發(fā)展方向。(來源：科技日報）
