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有效降低电池成本 解析动力电池CTP技术

  [爱卡汽车 新能源频道 原创]

  2020年,在经历了不到十年的犹如坐过山车一般的发展之后,新能源汽车行业进入了新阶段,当下最明显的变化就是补贴的退场,这就意味着从下游主机厂到上游电池生产厂,都要在一段时间内将降低成本放在重要的位置。新能源汽车尤其是纯电动车,最大的成本来源于动力电池,占据到乘车成本的40%左右,因此在不大幅度影响续航的条件下,有效降低电池成本就显得非常关键,甚至能在行业转型阶段决定着一个车企的生死存亡。

2019动力电池行业2019年一纸令下,新能源汽车补贴大幅度缩减。

  目前有两种能比较有效地降低动力电池成本的方式,一是改变电芯材料,例如用磷酸铁锂电池替代三元锂电池,另一种则是在电池封装技术上进一步突破。于是,CTP就这样进入了大家的眼帘。CTP是一种电池封装技术,全称是Cell To Pack,从字面理解就是从电芯(Cell)直接组成(To)电池包(Pack)。

新冠疫情对动力电池行业的影响传统方式生产电池包面临许多问题。

  大家都知道电动汽车身上的电池包是由电芯构成,但在CTP技术出现之前,电芯想要变成电池包,首先得组成模组(Module),才能进行下一步打包,即Cell-Module-Pack,一共有三个步骤。模组简单理解就是将电芯及若干零部件组合在一起,构成一个模块。模组的存在主要是为了降低提高电芯打包成电池包的效率,并且有利于维修。不过随着单车携带电量的增加,标准化电芯的数量也越来越多,像特斯拉Model X就搭载了7000多枚圆柱形电芯,模组数量也随之增加,这使得零部件增多,造成重量和成本的上升。

TESLA2019款MODEL 3Model 3电池模组数量较之前车型有明显下降。

  CTP技术则是通过减少甚至放弃模组的使用,来为电池包减负。其实CTP技术并不是一个全新的名词,特斯拉Model 3就使用了类似的技术,通过将模组加大,使得电池包内模组数量减少至四个(此前车型模组在10个以上),不仅提升了系统能量密度,还令电池成本降低了35%。

宁德时代的CTP技术最近也随着与特斯拉的“无钴电池”合作成为了热门。

  在去年德国法兰克福国际车展上,宁德时代正式推出了自家的CTP技术,通过减少、省略模组,直接将大量的电芯串并联在一起,根据公布的信息来看,电池包内大概存在两个以上的大尺寸模组。官方宣称其CTP电池包体积利用率提高了15%-20%,电池包零部件数量减少40%,生产效率提升了50%,电池包能量密度提升了10%-15%,可达到200Wh/kg以上,大幅降低动力电池的制造成本。

  虽然宁德时代的CTP很火,不过国内较早发布CTP技术的厂商另有他人,蜂巢能源就是其中一家。与宁德时代的方案有些不同,蜂巢能源的CTP技术包括无模组方案和大模组方案两种。蜂巢能源方面透露,相比传统的590模组,第一代CTP电池包将减少24%零部件数量,电池成本降低0.1元/Wh。第二代CTP将提升5%-10%重量成组效率,提升5%空间利用率,进一步减少22%的零部件数量,电池成本降低0.21元/Wh。

  此外,国内动力电池巨头比亚迪也推出了自家的CTP方案,官方称之为“刀片电池”。这种电池依然是其方壳电池的延续,基于磷酸铁锂电池,把电芯做得更长更薄,因此得名刀片电池。目前比亚迪在刀片电池方面大概有5种不同的规格,长度从435mm到2500mm,排列时长边与底板接触,竖在包体内。比亚迪汉即将搭载自家的“刀片电池”,能量密度增加 50%,续航里程有望达到 605km,同时成本减少 30%。

比亚迪汉EV比亚迪汉EV有望搭载“刀片电池”。

  在体积相同的情况下,比亚迪刀片电池由于省去了电池包内的紧固件和电池管理系统,包体内空间利用率能较传统电池包提升20%。并且值得注意的是,比亚迪刀片电池电芯不仅足够薄,并且窄边长度很小,这意味着可以将电池包高度控制在理想范围内,有利于电池包平铺于底盘。

  编辑点评:CTP其实并非是一个高深的技术,核心是为电池包内零部件做精简,方法则是减少模组的使用,让电芯直接打包成电池包。从现有的资料来看,CTP技术能够有效减轻电池包重量,提升系统能量密度,将电池成本,很符合未来行业的发展趋势。同时我们也要注意到,由于CTP技术减少了模组的使用,这使得电池包的强度受到影响,对电芯的一致性要求更高,更加考验生产方的制造能力,并且提升了后期的维修拆解难度,有可能会增加消费者维修成本及电池回收成本。

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