近年來(lái)，由于電池安全問(wèn)題的限制，三元電池的比能量難以大幅提高。因此，行業(yè)轉(zhuǎn)向電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。自2019年以來(lái)，中國(guó)動(dòng)力電池制造商充分發(fā)揮了在電池芯制造方面的優(yōu)勢(shì)。電池結(jié)構(gòu)已從355模塊和590模塊發(fā)展到CATL中的CTP/CTC、比亞迪的刀片電池、國(guó)軒高科JTM以及SVOLT的堆疊工藝。

這些創(chuàng)新電池結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)比能量和體積存儲(chǔ)效率顯著提高，基本解決了最初磷酸鐵鋰電池難以應(yīng)用于汽車的問(wèn)題。它甚至可以達(dá)到600公里，超過(guò)了大眾汽車的VDA和MEB電池尺寸標(biāo)準(zhǔn)。在電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面，中國(guó)企業(yè)走在世界前列。

 

動(dòng)力電池企業(yè)積極探索結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

2019年是動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新元年。動(dòng)力電池公司和各大車企正在積極探索動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，引入各種去模塊化、集成化的電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)，并逐步應(yīng)用于新能源汽車市場(chǎng)。在當(dāng)前時(shí)代，電池組的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化不斷深化，整個(gè)電池組生產(chǎn)過(guò)程的集中度不斷提高是大勢(shì)所趨。以CATL和比亞迪為代表的動(dòng)力電池公司以及以特斯拉為代表的各大新能源汽車公司對(duì)動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步創(chuàng)新值得關(guān)注。

2019年以來(lái)，動(dòng)力電池公司積極探索結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，利用CTP技術(shù)創(chuàng)新電池組內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量降本增效，有效抵消了原材料成本大幅上漲的壓力。一方面，通過(guò)減少電池組中的材料和結(jié)構(gòu)部件，降低了材料和工藝成本；另一方面，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化和大規(guī)模生產(chǎn)降低生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)提高電池壽命。

2022年，產(chǎn)品日趨成熟后將全面面向市場(chǎng)，特別是在原材料成本壓力下，以CTP為代表的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)將加速應(yīng)用。它不僅在短期內(nèi)有效地消化了成本壓力，而且在長(zhǎng)期內(nèi)引導(dǎo)了技術(shù)平價(jià)之路。

 

動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的核心指標(biāo)

以下是各大動(dòng)力電池制造商的電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)介紹：

 

 

寧德時(shí)代

結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)：CTP3.0（麒麟電池）

空間利用率：采用多功能彈性?shī)A層和底部空間共享方案，體積空間利用率可達(dá)72%

能量密度：磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)160Wh/kg；三元電池系統(tǒng)255Wh/kg

電池壽命：量產(chǎn)后，整車電池壽命超過(guò)1000公里

散熱能力：全球首款電池大面積表面冷卻技術(shù)，使換熱面積增加四倍，電池溫控時(shí)間縮短至原來(lái)的一半

充電路線：支持4C快速充電，10分鐘內(nèi)可充電至80%

 

特斯拉

結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)：4680電池和CTC

空間利用率：電池直接集成到機(jī)箱中，以提高空間利用率

能量密度：4680電池能量是21700電池能量的5倍

續(xù)航能力：與21700電池相比，4680電池的續(xù)航里程增加了16%；CTC技術(shù)可增加14%的巡航航程；代表性的4680型Y型估計(jì)巡航里程為400英里，即643公里

散熱能力：4680電池采用全凸片技術(shù)，蛇形散熱板附件設(shè)計(jì)；CTC技術(shù)采用了夾在電池之間的水冷板，并在頂部增加了一層水冷板，4680電池本身的大圓柱體之間的散熱空間更大，整體散熱能力極佳

充電路線：4680電池具有快速充電能力，可在15分鐘內(nèi)將電池從0充電到80%

 

比亞迪

結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)：刀片電池和CTB

空間利用率：當(dāng)?shù)镀姵亟M合在一起時(shí)，跳過(guò)模塊和梁，空間利用率提高到60%；CTB技術(shù)采用“電池蓋電池托盤(pán)”的“三明治”結(jié)構(gòu)，空間利用率提升至66%

能量密度：第二代刀片電池正處于研發(fā)階段，能量密度可能達(dá)到180Wh/kg

耐久性：基于刀片電池的電池系統(tǒng)可以輕松實(shí)現(xiàn)高電池壽命。A級(jí)橋車可實(shí)現(xiàn)500公里的續(xù)航里程，B級(jí)橋車可達(dá)到600公里的續(xù)航公里，C級(jí)車可達(dá)到700公里的續(xù)航距離；

刀片電池首款比亞迪漢NEDC綜合續(xù)航里程高達(dá)605公里；首款采用CTB技術(shù)的車型Seal的純電動(dòng)巡航里程可達(dá)700公里

散熱能力：刀片電池采用扁平細(xì)長(zhǎng)設(shè)計(jì)，散熱面積大，內(nèi)部電路長(zhǎng)。同時(shí)，采用了獨(dú)特的水冷方案。水冷板放置在整個(gè)電池組上方，并直接接觸模塊的頂板。

冷卻電池芯的窄側(cè)，將導(dǎo)熱板直接設(shè)置在模塊的頂板和電池芯的側(cè)面；CTC技術(shù)采用上部直接冷卻板的設(shè)計(jì)，電池單元之間沒(méi)有冷卻設(shè)計(jì)

充電路線：刀片電池可以在33分鐘內(nèi)從10%充電到80%；CTB技術(shù)的首款車型seal配備高壓電驅(qū)動(dòng)升壓充電解決方案，15分鐘充電里程可超過(guò)300公里

 

蜂巢

結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)：疊層電池技術(shù)

空間利用率：角落的空間利用率更高

能量密度：與同類卷繞工藝電池相比，SVOLT的疊層電池的能量密度提高了5%

耐久性：首款層壓NMx無(wú)鈷電池支持單次充電，可滿足880公里的需求

散熱能力：通過(guò)上下雙層冷卻，可以更準(zhǔn)確地控制電池的溫度，與傳統(tǒng)的PACK相比，冷卻效果可以提高40%

 

國(guó)軒高科

結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)：JTM集成技術(shù)

能量密度：采用磷酸鐵鋰材料系統(tǒng)，模塊的能量密度可以接近200Wh/Kg，系統(tǒng)可以達(dá)到180Wh/Kg?？梢赃_(dá)到高鎳三元水平

 

廣汽集團(tuán)

結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)：Magazine Battery

能量密度：系統(tǒng)體積比能提高9.4%，達(dá)到302Wh/L，系統(tǒng)質(zhì)量比能提高5.7%，達(dá)到185Wh/Kg

續(xù)航能力：在應(yīng)用車型中，AION LX Plus千里版續(xù)航能力最強(qiáng)，NEDC續(xù)航里程為702公里

散熱能力：三維冷卻系統(tǒng)包括全貼合液冷一體化系統(tǒng)、高效散熱通道設(shè)計(jì)和高精度導(dǎo)熱路徑設(shè)計(jì)。

基于該系統(tǒng)，散熱面積可增加40%，散熱效率可提高30%，有效防止熱量擴(kuò)散。

充電路線：應(yīng)用車型中，ION V Plus采用超高速電池技術(shù)，speed+充電5分鐘，續(xù)航里程112公里，speed++充電5分鐘續(xù)航里程207公里

 

長(zhǎng)城汽車

結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)：大禹電池

續(xù)航能力：大禹電池首款長(zhǎng)城沙龍機(jī)械龍CLTC續(xù)航里程802公里

散熱能力：當(dāng)電池發(fā)生熱失控時(shí)，系統(tǒng)可以在隔離熱源的同時(shí)進(jìn)行散熱，以達(dá)到散熱和冷卻的目的。

整個(gè)過(guò)程大致分為八個(gè)方向：熱源隔離、雙向換向、熱流分布、定向爆震、高溫隔熱、主動(dòng)滅火、正壓阻氧、智能冷卻

充電路線：在應(yīng)用車型中，首款長(zhǎng)城沙龍Mechadragon CLTC可充電10分鐘，電池壽命為401公里

 

中創(chuàng)新航

結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)：一站式電池

空間利用率：電芯水平、生產(chǎn)工藝等維度的創(chuàng)新可使空間利用率提高5%

能量密度：三元鋰電池系統(tǒng)電池能量密度300Wh/kg，電池組能量密度240Wh/kg；磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)電池能量密度200Wh/kg，電池組能量密度160Wh/kg

續(xù)航能力：三元鋰電池系統(tǒng)續(xù)航里程可達(dá)1000公里；磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的巡航里程可達(dá)700公里

散熱能力：采用高效熱管理技術(shù)、集成液冷技術(shù)、熱失控抑制技術(shù)等創(chuàng)新技術(shù)，傳熱效率提高50%

 

零跑汽車

結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)：CTC解決方案

空間利用率：電池與機(jī)箱一體化設(shè)計(jì)，提高了空間利用率；CTC技術(shù)的空間利用率是第一輛大規(guī)模生產(chǎn)的C01橋車，比傳統(tǒng)的電池組解決方案高出5%

續(xù)航：CTC技術(shù)是首款將巡航里程提高10%的量產(chǎn)車C01，配備90kWh動(dòng)力電池，兩驅(qū)版在CLTC綜合工況下可實(shí)現(xiàn)717公里的巡航里程，四驅(qū)版續(xù)航里程630公里

散熱能力：兼容智能集成熱管理系統(tǒng)

充電路線：未來(lái)兼容800V高壓平臺(tái)，支持400kW超快速充電，然后實(shí)現(xiàn)“加油充電”，充電5分鐘，電池壽命200+km

 

上汽集團(tuán)

結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)：魔方電池

空間利用率：采用LBS臥格和先進(jìn)的CTP技術(shù)，具有超高集成度

能量密度：三元鋰電池的能量密度達(dá)到180Wh/kg

續(xù)航：魔方電池首款MG MULAN 3.8秒破百，CLTC工況續(xù)航里程可達(dá)520公里

散熱能力：上下電池之間沒(méi)有隔離，與相鄰電池的隔離由厚絕緣材料制成；除了電池之間，冷卻板和隔離結(jié)構(gòu)用于隔離整個(gè)電池包，平放電池的冷卻板采用垂直布局。通過(guò)這樣的被動(dòng)熱擴(kuò)散方法，魔方電池可以直接實(shí)現(xiàn)零熱失控。

充電路線：未來(lái)支持電池交換：通過(guò)統(tǒng)一尺寸的ONE PACK平臺(tái)設(shè)計(jì)和獨(dú)創(chuàng)的專利電池交換結(jié)構(gòu)，MG MULAN可以實(shí)現(xiàn)在同一設(shè)備上快速更換所有電池組。