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

這些創(chuàng)新電池結構的系統(tǒng)比能量和體積存儲效率顯著提高，基本解決了最初磷酸鐵鋰電池難以應用于汽車的問題。它甚至可以達到600公里，超過了大眾汽車的VDA和MEB電池尺寸標準。在電池結構創(chuàng)新方面，中國企業(yè)走在世界前列。

 

動力電池企業(yè)積極探索結構創(chuàng)新

2019年是動力電池結構創(chuàng)新元年。動力電池公司和各大車企正在積極探索動力電池結構創(chuàng)新，引入各種去模塊化、集成化的電池結構創(chuàng)新技術，并逐步應用于新能源汽車市場。在當前時代，電池組的模塊化和標準化不斷深化，整個電池組生產(chǎn)過程的集中度不斷提高是大勢所趨。以CATL和比亞迪為代表的動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動力電池結構的進一步創(chuàng)新值得關注。

2019年以來，動力電池公司積極探索結構創(chuàng)新，利用CTP技術創(chuàng)新電池組內(nèi)部結構，實現(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，通過減少電池組中的材料和結構部件，降低了材料和工藝成本；另一方面，通過標準化和大規(guī)模生產(chǎn)降低生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，同時提高電池壽命。

2022年，產(chǎn)品日趨成熟后將全面面向市場，特別是在原材料成本壓力下，以CTP為代表的結構創(chuàng)新技術將加速應用。它不僅在短期內(nèi)有效地消化了成本壓力，而且在長期內(nèi)引導了技術平價之路。

 

動力電池結構創(chuàng)新的核心指標

以下是各大動力電池制造商的電池結構創(chuàng)新技術介紹：

 

 

寧德時代

結構創(chuàng)新技術：CTP3.0（麒麟電池）

空間利用率：采用多功能彈性夾層和底部空間共享方案，體積空間利用率可達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1000公里

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

充電路線：支持4C快速充電，10分鐘內(nèi)可充電至80%

 

特斯拉

結構創(chuàng)新技術：4680電池和CTC

空間利用率：電池直接集成到機箱中，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技術可增加14%的巡航航程；代表性的4680型Y型估計巡航里程為400英里，即643公里

散熱能力：4680電池采用全凸片技術，蛇形散熱板附件設計；CTC技術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

結構創(chuàng)新技術：刀片電池和CTB

空間利用率：當?shù)镀姵亟M合在一起時，跳過模塊和梁，空間利用率提高到60%；CTB技術采用“電池蓋電池托盤”的“三明治”結構，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，能量密度可能達到180Wh/kg

耐久性：基于刀片電池的電池系統(tǒng)可以輕松實現(xiàn)高電池壽命。A級橋車可實現(xiàn)500公里的續(xù)航里程，B級橋車可達到600公里的續(xù)航公里，C級車可達到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605公里；首款采用CTB技術的車型Seal的純電動巡航里程可達700公里

散熱能力：刀片電池采用扁平細長設計，散熱面積大，內(nèi)部電路長。同時，采用了獨特的水冷方案。水冷板放置在整個電池組上方，并直接接觸模塊的頂板。

冷卻電池芯的窄側，將導熱板直接設置在模塊的頂板和電池芯的側面；CTC技術采用上部直接冷卻板的設計，電池單元之間沒有冷卻設計

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

 

蜂巢

結構創(chuàng)新技術：疊層電池技術

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無鈷電池支持單次充電，可滿足880公里的需求

散熱能力：通過上下雙層冷卻，可以更準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%

 

國軒高科

結構創(chuàng)新技術：JTM集成技術

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)可以達到180Wh/Kg?？梢赃_到高鎳三元水平

 

廣汽集團

結構創(chuàng)新技術：Magazine Battery

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

續(xù)航能力：在應用車型中，AION LX Plus千里版續(xù)航能力最強，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)、高效散熱通道設計和高精度導熱路徑設計。

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

充電路線：應用車型中，ION V Plus采用超高速電池技術，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

 

長城汽車

結構創(chuàng)新技術：大禹電池

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

散熱能力：當電池發(fā)生熱失控時，系統(tǒng)可以在隔離熱源的同時進行散熱，以達到散熱和冷卻的目的。

整個過程大致分為八個方向：熱源隔離、雙向換向、熱流分布、定向爆震、高溫隔熱、主動滅火、正壓阻氧、智能冷卻

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

 

中創(chuàng)新航

結構創(chuàng)新技術：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1000公里；磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的巡航里程可達700公里

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

 

零跑汽車

結構創(chuàng)新技術：CTC解決方案

空間利用率：電池與機箱一體化設計，提高了空間利用率；CTC技術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技術是首款將巡航里程提高10%的量產(chǎn)車C01，配備90kWh動力電池，兩驅(qū)版在CLTC綜合工況下可實現(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：未來兼容800V高壓平臺，支持400kW超快速充電，然后實現(xiàn)“加油充電”，充電5分鐘，電池壽命200+km

 

上汽集團

結構創(chuàng)新技術：魔方電池

空間利用率：采用LBS臥格和先進的CTP技術，具有超高集成度

能量密度：三元鋰電池的能量密度達到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520公里

散熱能力：上下電池之間沒有隔離，與相鄰電池的隔離由厚絕緣材料制成；除了電池之間，冷卻板和隔離結構用于隔離整個電池包，平放電池的冷卻板采用垂直布局。通過這樣的被動熱擴散方法，魔方電池可以直接實現(xiàn)零熱失控。

充電路線：未來支持電池交換：通過統(tǒng)一尺寸的ONE PACK平臺設計和獨創(chuàng)的專利電池交換結構，MG MULAN可以實現(xiàn)在同一設備上快速更換所有電池組。