新能源汽車千公里續(xù)航時代即將到來。6月下旬,寧德時代第三代CTP“麒麟電池”問世。據(jù)寧德時代官網(wǎng),麒麟電池的體積利用率突破72%,能量密度可達255Wh/kg,續(xù)航可超1000公里。
時隔三個月,寧德時代首席科學家吳凱曾在中國電動汽車百人會論壇提及的“麒麟電池”終于露出廬山真面目。
6月23日,寧德時代正式發(fā)布第三代CTP——麒麟電池,并宣布將于2023年開始量產(chǎn)。
體積利用率突破72%、能量密度可達255EWh/kg、輕松實現(xiàn)整車1000公里續(xù)航、5分鐘熱啟動及10分鐘快充……鋰電江湖“戰(zhàn)至中場”,“麒麟電池”帶著一系列突破成果強勢殺入。
從目前披露的各項數(shù)據(jù)表現(xiàn)來看,麒麟電池無論是續(xù)航、快充還是安全、壽命亦或是效率以及低溫性能,都較以往帶來了全面提升。
材料與結構是動力電池不斷革新的兩個抓手,前者決定了理論上限,后者則決定了應用上限。近兩年間,在寧德時代等巨頭的推動下,鋰電行業(yè)逐漸形成了一條結構創(chuàng)新的發(fā)展新主線。
2019年,寧德時代以第一代CTP掀起動力電池系統(tǒng)結構創(chuàng)新浪潮。此后,從比亞迪的刀片電池到特斯拉的4680電池再到零跑采用的MTC模式……圍繞電池結構,電池上下游的廠商們不斷用新技術講述著新故事。
三年過去,“弄潮兒”寧德時代的故事有了新的章節(jié)。
CTP3.0
想要了解寧德時代的麒麟電池,繞不開一個關鍵詞——CTP3.0。
相較于傳統(tǒng)“電芯-模組-電池包”三級結構,CTP省去或減少模組組裝環(huán)節(jié),將電芯直接集成至電池包或更大的模組,最終達到提高系統(tǒng)層級能量密度、降低成本的目的。
與第一、二代CTP的設計方案中用大模組替代小模組、仍保留模組形態(tài)布置不同,寧德時代第三代CTP在核心工藝、核心算法以及核心材料等多維度上均有所提升。
據(jù)寧德時代介紹,麒麟電池完全取消了模組形態(tài)布局,并開創(chuàng)性的取消電池包橫縱梁、底部水冷板以及隔熱墊的單獨設計,集成為多功能彈性夾層。結構件的用量減少,再加上更為集成的一體化設計,使得電池空間利用率得到進一步提升。
資料顯示,從第一代CTP到如今的麒麟電池,電池包空間利用率從55%提升至72%,間接提升系統(tǒng)能量密度。在三代CTP技術加持下,磷酸鐵鋰系統(tǒng)能量密度160wh/kg,至于三元鋰系統(tǒng)能量密度可達255wh/kg。
以特斯拉的4680電池作為對比,匹配三元鋰技術路線的麒麟電池可以多裝13%的電量,支持電動車實現(xiàn)1000km以上續(xù)航里程。
動力電池,性能是一方面,安全性又是另一方面。
從結構上看,麒麟電池采用電芯與多功能彈性夾層組成的一體化能量單元,在垂直于行車方向上構建更穩(wěn)固的受力結構,提高了電池包抗振動、沖擊能力。
至于對動力電池至關重要的熱穩(wěn)定、熱安全,寧德時代首創(chuàng)了一個“電芯大面冷卻技術”:從熱交換本質著手,將傳統(tǒng)設在底部的水冷功能件置于電芯之間,使換熱面積擴大四倍。
這樣做的好處是,電芯控溫時間被縮短至原來的一半,在極端情況時,電芯可急速降溫,有效阻隔電芯間的異常熱量傳導。
除此之外,因水冷技術的升級,電芯雙面冷卻設計帶來散熱效率提升,麒麟電池進而還可適應更大電流和高壓快充(4C),做到5min熱啟動、10min充電80%。
綜合來看,麒麟電池似乎是當前市面上所有產(chǎn)品的“升級版”,無論是續(xù)航、快充還是安全、壽命亦或是效率以及低溫性能,麒麟電池都能帶來全面提升。
麒麟電池驚艷亮相背后,近幾年來,圍繞電池系統(tǒng)進行的結構升級,已經(jīng)蔚然成風。
結構創(chuàng)新加速度
“上一輪電池技術周期主要由電池材料創(chuàng)新引領,以高鎳三元為代表;而在當前時點,我們認為材料層級的創(chuàng)新迭代趨緩,結構層面創(chuàng)新加速,從電芯層面4680、刀片等新結構,到系統(tǒng)層面CTP、CTC技術,將成為本輪電池技術周期的主線。”
麒麟電池發(fā)布后,中金公司在研報中如此說道。
隨著電池材料技術迭代趨緩,疊加當前原材料漲價背景,電池結構創(chuàng)新或將成為車企和電池廠進一步提升性能和降低成本的重要抓手。
圍繞電芯和系統(tǒng)層級的結構創(chuàng)新浪潮早有端倪。
2019年9月,寧德時代全球首款CTP電池包量產(chǎn)下線,首發(fā)搭載于北汽 EU5,并相繼導入特斯拉Model 3、Model Y、小鵬P7、蔚來ES6等爆款車型。
動力電池行業(yè)結構創(chuàng)新大幕隨即拉開,寧德時代之后,比亞迪和特斯拉亦步亦趨:2020年3月,比亞迪推出刀片電池;同年9月,特斯拉也推出基于4680圓柱電池的CTC方案。到了今年5月,比亞迪也推出了自家的系統(tǒng)結構創(chuàng)新方案——CTB。
無論是比亞迪的CTB還是特斯拉的CTC,其主要目的都是通過電池及車身的結構創(chuàng)新,從而提升電池系統(tǒng)的空間利用率,以此提升性能。
不過,二者都具有無法回避的短板——將電池和車身結構結合的CTC或CTB,大多以滿足自有品牌車輛生產(chǎn)為目的,產(chǎn)品不具備普適性。
眼下,有能力操刀CTC、CTB等技術的車企鳳毛麟角,通過結構升級來推動電池行業(yè)發(fā)展的重任依然落在以寧德時代為代表的中游電池供應商身上。
截至今年5月,我國動力電池累計裝機量為83.10GWh,同比增長100.8%。其中,寧德時代以39.10GWh裝機量占據(jù)全部市場的47.05%,較第二名比亞迪高出近25個百分點。
從整個行業(yè)的角度出發(fā),幾乎占據(jù)動力電池半壁江山的寧德時代,肩負著一個責任——為市場提供一個具有普適性的產(chǎn)品,幫助整個新能源汽車行業(yè)實現(xiàn)動力性能的再進化。
一個最優(yōu)的解決方案
當下,動力電池行業(yè)出現(xiàn)的系統(tǒng)結構創(chuàng)新大抵分為如下幾類:CTP、CTB、MTC以及CTC等等。
琳瑯滿目的技術方案中,以麒麟電池為代表的第三代CTP或是當下最合適的方案。從上游材料,到下游整車,CTP3.0都具有相當大的適用空間。
首先看材料端,6月27日,寧德時代在互動交易平臺上對投資者表示,麒麟電池可適用于磷酸鐵鋰、三元以及其他化學體系。換言之,無論是何種化學體系的動力電池,都能憑借第三代CTP方案,從而實現(xiàn)全方位提升。
再看應用端,麒麟電池發(fā)布后,包括理想、哪吒、路特斯、阿維塔等在內的多家品牌紛紛發(fā)文,對外表態(tài)將搭載麒麟電池。據(jù)悉,上述車企僅是采用麒麟電池企業(yè)中的冰山一角。
CTP的優(yōu)勢并不僅限于此。采用CTP技術的電池產(chǎn)品,還是換電業(yè)務開展的“基建”之一。
換電領域有一個有趣的現(xiàn)象,當前國內開展換電業(yè)務的幾家頭部企業(yè)中,包括寧德時代、蔚來、北汽、吉利等在內的多家企業(yè)均將技術建立在CTP技術之上。以寧德時代推出的“EVOGO”為例,其拳頭產(chǎn)品“巧克力換電塊”即采用了CTP技術,能量密度超160wh/kg,單塊電池就可提供約200km續(xù)航。
不斷落地開花的換電業(yè)務,將進一步推動CTP技術發(fā)展。
實際上,麒麟電池帶來的想象不止于此。
據(jù)申萬宏源,與CTP電池相比,將電池和汽車底盤兩個部件集成為一體的CTC電池系統(tǒng),在空間、續(xù)航、駕駛體驗方面具備明顯的優(yōu)勢,尤其是在高端車型方面。因此,未來CTP技術和CTC技術將會憑借各自優(yōu)勢,長期共存。
而將CTP集成度做到極致的麒麟電池,在CTC路線也同樣擁有“一戰(zhàn)之力”。
據(jù)了解,麒麟電池的成組技術在設計上已經(jīng)完全可以實現(xiàn)和整車底盤的融合,下一步延伸應用就是CTC。據(jù)了解,今年2月,寧德時代上海一體化電動底盤研制項目已經(jīng)開工建設。
可以預見,未來,以寧德時代為代表的電池廠,作為新能源汽車“賣鏟人”的角色并不會改變。部分車企可以將電池包設計完全交由有實力的電池廠,讓“專業(yè)的人做專業(yè)的事”。屆時,車企可以直接向電池廠直接采購性能更高、安全性更強的CTP模組或者CTC集成化底盤;電池廠商也能不斷從需求端或許一手信息,推動供應鏈再進化。
這一過程中,車企與電池廠之間的聯(lián)系將更為緊密,并在合作中逐步達成共贏。
新的潮水已在涌動,電池結構創(chuàng)新浪潮之上,寧德時代正踏浪前行。
原標題:“麒麟電池”如何攪動鋰電江湖?