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相較于傳統(tǒng)“電芯—模組—電池包”的三級結(jié)構(gòu)，CTP技術(shù)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(xué)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(shù)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(rèn)，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(rèn)為是寧德時代持續(xù)鞏固技術(shù)優(yōu)勢的體現(xiàn)，更被認(rèn)為是中國企業(yè)引領(lǐng)全球動力電池技術(shù)創(chuàng)新的又一標(biāo)志。
CTP技術(shù)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(shù)。”寧德時代首席科學(xué)家吳凱告訴科技日報(bào)記者，相較于傳統(tǒng)“電芯—模組—電池包”的三級結(jié)構(gòu)，CTP技術(shù)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(xué)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(shù)。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(xiàng)技術(shù)發(fā)布后落地的首個乘用車項(xiàng)目。隨后，寧德時代將CTP技術(shù)更新至2.0版本。寧德時代年報(bào)披露，基于磷酸鐵鋰的第二代CTP產(chǎn)品在2021年已實(shí)現(xiàn)大批量交付。
“在CTP第一代、第二代技術(shù)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(shù)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(dá)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(shù)創(chuàng)新成為降本的重要手段，而寧德時代的CTP電池包結(jié)構(gòu)簡化無疑開辟了一條新的創(chuàng)新路徑。
吳凱介紹道，CTP技術(shù)屬于結(jié)構(gòu)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(wù)平臺高工鋰電報(bào)道稱，2021年以來，寧德時代CTP電池包相繼成規(guī)模地導(dǎo)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(jié)構(gòu)上有三大創(chuàng)新
作為寧德時代的第三代CTP技術(shù)，麒麟電池展示了寧德時代的技術(shù)實(shí)力。
寧德時代稱，麒麟電池對電池結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)，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?！眳莿P表示。
與之同步，麒麟電池又設(shè)計(jì)了底部空間共享方案，將電芯倒置，將結(jié)構(gòu)防護(hù)、高壓連接、熱失控排氣等功能模塊進(jìn)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(biāo)電池安全測試要求。
“結(jié)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(shí)現(xiàn)1000公里續(xù)航。”吳凱稱。
針對電池?zé)峁芾韱栴}，吳凱特別強(qiáng)調(diào)了水冷板技術(shù)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(dǎo)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(kuò)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(dǎo)，提升了全化學(xué)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(jì)，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(shù)。
寧德時代目前已向海外輸出CTP技術(shù)。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(quán)后者使用其CTP技術(shù)，在全球范圍內(nèi)供應(yīng)CTP相關(guān)電池產(chǎn)品。今年5月，寧德時代授權(quán)泰國國家石油公司（PTT）的全資子公司ArunPlus使用CTP技術(shù)，雙方將向泰國電動汽車品牌Horizon Plus供應(yīng)電池產(chǎn)品。
在寧德時代2019年首次提出CTP無模組電池技術(shù)并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)之后，很多電池的結(jié)構(gòu)變化均是基于該技術(shù)集成化、模塊化的電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路延展出來的，“只要是電池包內(nèi)無模組的設(shè)計(jì)，都屬于CTP技術(shù)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(jì)錄?！眳莿P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(shè)計(jì)，大幅度減少了內(nèi)部的線纜和結(jié)構(gòu)，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(shù)開發(fā)，規(guī)劃2025年實(shí)現(xiàn)能量密度大于180瓦時/千克、體積能量密度達(dá)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(shù)相關(guān)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(shù)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(jī)量在國內(nèi)處于領(lǐng)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(guān)成果就有上海汽車集團(tuán)有限公司推出的躺平式結(jié)構(gòu)的魔方電池技術(shù)、比亞迪的CTB技術(shù)、合眾新能源汽車有限公司哪吒汽車的天工電池技術(shù)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(jī)構(gòu)SNEResearch發(fā)布數(shù)據(jù)，今年1—5月全球動力電池裝機(jī)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(jī)總量53.3吉瓦時，同比提高112%，市場占有率達(dá)到33.9%，遙遙領(lǐng)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(jī)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(jìn)入大量量產(chǎn)的關(guān)鍵時間，也是CTP成為主流電池產(chǎn)品的關(guān)鍵期。
毫無疑問， CTP技術(shù)已經(jīng)成為新的發(fā)展方向。(來源：科技日報(bào)）
