既能降低电池成本，又能提高续航里程！今年没“CTP技术”都不好意思开出门

2020-02-25 01:10:30

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新能源车主都在存眷的公家号

动力电池成本占整车成本的40%，甚至还要更多，降低动力电池成本一向是电池供给商和主机厂的主要义务之一。

现有的电池Pack构造，平日由“电芯-模组-整包”的三级构造构成。多数个电芯组合在一路，被称为“模组”；多数个模组组合在一路，再加上BMS、配电模块等零部件，就成为“电池Pack”。

为动力电池降本，首要手段之一就是削减“模组”的成本，但现在这种手段已经到了瓶颈期。

若何既能降低电池成本，又能提高能量密度，增加续航里程？

CTP手艺或许是当下最好的选择！

CTP手艺全称Cell To Pack，也叫无模组手艺，现有两种分歧的手艺路线。一是彻底作废模组的方案，以比亚迪刀片电池为代表；二是小模组整合为大模组的方案，以宁德时代CTP手艺为代表。此外，比亚迪刀片电池专攻磷酸铁锂电池，宁德时代则以高镍三元锂电池为主。

比亚迪CTP手艺有什么特点？

比亚迪刀片电池，就是在此前方壳电池的根蒂上，将电芯做“长”，做“薄”，外形雷同刀片。凭据公开信息显露，比亚迪一共有5种分歧的电芯规格，具体数据如下表所示。这种电芯其实高度同如今方壳电池比拟没有转变，厚度比拟软包电芯略厚，首要转变是长度，从435mm一向到2500mm都有。这里面，比亚迪具体是若何做的，凭据今朝的资料还不清楚。

这种电芯想要构成电池PACK，就要依靠CTP手艺。这种手艺一方面提拔了电池PACK的包内空间行使率，增加了带电量；另一方面又减轻了PACK重量，提高了整包的能量密度。

比亚迪刀片电池专利图

现有三级构造电池PACK示意图

凭据比亚迪申请专利能看到，在电池包总体积一致的情形下，现有的电池PACK构造，多出了各模组的侧板、端板、紧固件、横梁、纵梁等组件，包内空间行使率也许在40%摆布；而采用了CTP手艺的比亚迪电池包，除去电池治理系统、配电箱等组件，包内空间行使率也许在62%摆布。

受到分歧的电芯结构体式影响，包内空间行使率离别为55%、60%、62%、65%，若有需求甚至能够达到80%。即使是统一辆车，采用CTP手艺的电池PACK后，带电量约增加20%-30%，续航里程也能提拔20%-30%。

宁德时代CTP手艺有何分歧

宁德时代在客岁法兰克福车展上，发布了自家CTP手艺的部门信息，这种电池PACK由至少两个以上的大模组组成（如下图），每一个模组之间经由固定件保持在电池托盘上，最终电池PACK经由安装梁固定在分歧车型上。

宁德时代CTP手艺电池Pack示意图

宁德时代CTP手艺电池模组爆炸图

凭据宁德时代专利可以看到，一个大模组里面被多数个塑料材质的散热板朋分成一个个小的空间，方壳电芯就像电脑硬盘一般，能够..这些小空间。每个电芯的侧面还贴有导热硅胶垫片，且电芯宽度偏向的散热板留有散热通道，能够直接于外部的冷却管路保持。

凭据相关数据显露，如许做可以削减约40%的零部件，这些零部件来自模组之间的保持线束、侧板、底板等。此外，在电池体积不变的情形下，采用CTP手艺的电池Pack包内体积行使率也提拔了15%-20%。

CTP手艺有什么长处？

1、轻量化。CTP手艺可以最大水平的削减电池Pack内部，各个模组之间的侧板、底板、保持线束、固定件、非需要的横梁，纵梁等零部件，对于电池的轻量化非常有匡助。

宁德时代CTP手艺电池模组保持体式

2、电池能量密度提拔。这里面有两个维度，第一个是重量比能量密度，这种说法也是我们常见的；以宁德时代的CTP手艺为例，重量比能量密度能达到200Wh/kg。第二个维度是体积比能量密度，以比亚迪的CTP手艺为例，体积比能量密度比拟曩昔可以提拔50%，分歧规格的电芯体积比能量密度离别为439Wh/L、448Wh/L、449 Wh/L、450 Wh/L。

作为对比，采用CTP手艺的比亚迪磷酸铁锂电池Pack的重量比能量密度已经达到了180Wh/kg，堪比当下采用NCM811电芯的电池Pack了。

比亚迪刀片电池的另一种结构形式

3、成本低。事实上，CTP手艺落地的一个主要鞭策力就是降低动力电池成本的需求。以比亚迪为例，新产物的成本能够降低20%-30%。这里面包含电池Pack自己的成本的身分，也包含简化了生产组装工艺，导致不良率下降的身分。宁德时代固然没有透露成本优势，但因为生产效率提拔50%带来的积极影响，显然弗成轻忽。

现阶段，对CTP手艺的一些疑问？

1、电池碰撞平安。传统三级构造的电池Pack，因为有模组的存在，所以碰撞平安多了一层珍爱。采用CTP手艺的电池Pack，除去Pack的边梁，电芯将直接承受碰撞的冲击。

从现有的资料来看，以宁德时代为例，Pack的框架是铝型材直接挤压成型，以增增强度；每个大模组内部的塑料壳体经由注塑成型，注塑时将散热板嵌入箱体模具内，实现一体成型。

宁德时代CTP手艺电池模组内的散热板示意图

2、电池热治理。因为新手艺改变了电池Pack的构造，势必会对电池的热治理系统，甚至BMS系统提出全新的设计要乞降策略，这是软件层面的考量。

从硬件层面来看，比亚迪为这种电池Pack设计了新的排气孔和排气通道。排气孔对着电芯两头的防爆阀，当火焰、烟雾或气体从防爆阀中排出，会经由排气孔进入排气通道，排出电池包外。现有的电池Pack则没有雷同的排气通道设计，火焰、烟雾或气体很轻易群集在模组内，对电芯造成二次危险。

比亚迪刀片电池的排气通道设计（103为防爆阀，221为排气孔，222为排气通道）

雷同的设计，我在宁德时代的专利申请上也看到了，且针对三元锂电池更易发烧的情形，采用宁德时代CTP手艺的每一个电芯，内置在上下壳体中。壳体中央填充有导热胶，电芯侧壁和壳体之间还有压力或温度传感器。前者用来检测电芯的外形转变，后者用来检测温度转变，以清扫故障电芯，提前预电芯测热失控现象。

3、售后修理便捷性和成本。这是知乎大V朱玉龙提出的一个疑问——因为电芯或接纳某种体式（或许是粘）直接固定在电池Pack的托盘上，是以4S店在日后的修理中，一是对手艺提出了更高的要求，二是某个电芯故障，或许需要更调整个电池组。

比亚迪刀片电池的又一种结构体式

4、电池的一致性。今朝有剖析推想，采用CTP手艺的电芯，其内部或许是几个更小的电芯以并串联的体式一个一个保持起来。无论该推想是否准确，这种新的手艺对于电池的一致性的确提出了更高的要求。这里面也包含两方面的内容，一是电芯生产过程中的一致性，二是电池使用过程中的一致性。而电池的一致性，一向以来都是国内电池生产商难以很好解决的问题。

还有谁家有CTP手艺？

除了上文所述的宁德时代和比亚迪之外，长城汽车的蜂巢能源、国轩高科等电池企业也都在研发本身的CTP手艺。

据蜂巢能源透露，他们的CTP手艺既有无模组方案，也有大模组方案。比拟蜂巢能源传统的590模组，CTP-G1削减24%零部件数量，每Wh电池成本降低0.1元；CTP-G2提拔5%-10%重量成组效率，提拔5%空间行使率，削减22%零部件数量，每Wh电池成本降低0.21元/Wh。只是今朝还没有更多的手艺信息透露出来。