撰文 ｜ Penn；編輯 ｜ 郭郭
→這是《環(huán)球零碳》的第231篇原創(chuàng)
摘要：6月23日，寧德時(shí)代正式發(fā)布第三代CTP技術(shù)，同時(shí)宣布這款名為“麒麟電池”的新產(chǎn)品將于明年量產(chǎn)上市。在相同電芯化學(xué)體系和同等電池包尺寸下，麒麟電池能量密度相比圓柱4680電池系統(tǒng)要高13％。未來，多種電池技術(shù)路線的競(jìng)爭(zhēng)，既可以相互激勵(lì)，加速創(chuàng)新發(fā)展，也有利于實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)層面的洗牌和淘汰，從而使真正優(yōu)秀的產(chǎn)品脫穎而出。
經(jīng)過2022電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇和一周前“云上宜賓”高端對(duì)話的兩次預(yù)熱之后，寧德時(shí)代的麒麟電池終于揭開面紗。
6月23日，寧德時(shí)代舉行了“麒麟電池，推陳出新”第三代CTP技術(shù)新聞發(fā)布會(huì)，正式宣布CTP3．0麒麟電池問世，并宣布這款新產(chǎn)品將于明年量產(chǎn)上市。當(dāng)天，寧德時(shí)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。
這款由方形電芯組成的電池系統(tǒng)，體積利用率突破72％，系統(tǒng)集成度創(chuàng)全球新高。麒麟電池系統(tǒng)可將三元電池系統(tǒng)能量密度提升至255Wh／kg，輕松實(shí)現(xiàn)整車1000公里續(xù)航，而采用磷酸鐵鋰時(shí)，系統(tǒng)能量密度也將超過160Wh／kg。
在相同電芯化學(xué)體系和同等電池包尺寸下，麒麟電池能量密度相比圓柱4680電池系統(tǒng)要高13％。與4680電池相比，“麒麟電池”屬于方形電池，采用無模組設(shè)計(jì)，是將成百上千個(gè)電芯直接布置于箱體，省去了多個(gè)電芯組裝成模組的環(huán)節(jié)。相比于此前的電池包模式，CTP方案能將電池包的空間利用率提高15％～20％，電池組零部件數(shù)量減少40％，生產(chǎn)效率提高50％，也能有效降低電池成本。
而上一次在電池領(lǐng)域引發(fā)廣泛關(guān)注的新產(chǎn)品發(fā)布便是特斯拉的4680大圓柱電池。4680電池是一款直徑46毫米、高80毫米的大圓柱電池，具有續(xù)航里程高、成本低的優(yōu)勢(shì)，為特斯拉未來的主導(dǎo)電池技術(shù)路線。對(duì)于4680電池，特斯拉CEO埃隆?馬斯克曾直言，這種電池是技術(shù)上的“巨大突破”，將使他的公司生產(chǎn)售價(jià)2．5萬(wàn)美元的電動(dòng)汽車成為可能。
麒麟電池在未來不可避免要與圓柱4680電池系統(tǒng)短兵相接、一較高下。
01 寧德時(shí)代的電池疊變
寧德時(shí)代CTP（Cell to Pack）歷經(jīng)三代，結(jié)構(gòu)不斷簡(jiǎn)化。
2019年的法蘭克福車展上，寧德時(shí)代首次發(fā)布公司的第一代CTP技術(shù)，續(xù)航500km＋，系統(tǒng)能量密度180Wh／kg＋，代表車型是北汽EU5 和蔚來系列100kWh包，其本質(zhì)是去掉模組的側(cè)板。；CTP2．0 于2021 年推出，續(xù)航600km＋，系統(tǒng)能量密度200Wh／kg＋，代表車型是蔚來系列的75kWh 包，其本質(zhì)是再去掉模組的兩個(gè)端板，利用箱體上的縱橫梁來代替端板。
而此次推出的CTP3．0，續(xù)航可達(dá)1000km，系統(tǒng)能量密度250Wh／kg＋，其本質(zhì)是進(jìn)一步去掉箱體上的縱梁或橫梁，利用兩個(gè)電芯之間的水冷板和電芯本體來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的需求。其特點(diǎn)如下：
1／ 突破功能邊界，將橫縱梁、水冷板與隔熱墊合三為一
麒麟電池整合使用需求，將橫縱梁、水冷板與隔熱墊合三為一，集成為多功能彈性?shī)A層。夾層內(nèi)置微米橋連接裝置，配合電芯呼吸進(jìn)行自由伸縮，提升電芯全生命周期可靠性。而電芯與多功能彈性?shī)A層組成的一體化能量單元，在垂直于行車方向上構(gòu)建更穩(wěn)固的受力結(jié)構(gòu)，提高了電池包抗振動(dòng)、沖擊能力。
2／ 重塑空間結(jié)構(gòu)，釋放6％能量空間
寧德時(shí)代以精準(zhǔn)計(jì)算與AI模擬仿真探索麒麟電池全生命周期應(yīng)用場(chǎng)景的設(shè)計(jì)邊界。麒麟電池采用導(dǎo)致電芯的方式，獨(dú)創(chuàng)底部空間共享方案，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6％的能量空間。相比魔方電池躺式電芯，空間利用率更高，實(shí)現(xiàn)了72％的超高電芯空間利用率。
3／ 顛覆傳統(tǒng)水冷，換熱面積擴(kuò)大四倍
寧德時(shí)代通過將水冷功能置于電芯之間，使換熱面積擴(kuò)大四倍。這項(xiàng)全球首創(chuàng)的電芯大面冷卻技術(shù)，將電芯控溫時(shí)間縮短至原來的一半，支持5分鐘快速熱啟動(dòng)及10分鐘快充至80％。在極端情況時(shí)，電芯可急速降溫，有效阻隔電芯間的異常熱量傳導(dǎo)，有效提升電芯的壽命和安全性。因此，麒麟電池實(shí)現(xiàn)了全化學(xué)體系的熱穩(wěn)定、熱安全，從而適配更高能量密度的材料升級(jí)。
02 大圓柱4680的堅(jiān)守
從目前單體電芯的技術(shù)分類來看，主要包括圓柱、軟包以及方形電池。其中，圓柱的優(yōu)勢(shì)在于較高的生產(chǎn)效率／較低生產(chǎn)成本（vs． 軟包較高的單體電芯能量密度與安全性，方形較長(zhǎng)的使用周期），而圓柱的劣勢(shì)則主要包括相對(duì)較低的單體電芯能量密度與安全性（vs． 軟包與方形較低的生產(chǎn)效率／較高生產(chǎn)成本，方形相對(duì)較低的單體電芯能量密度與安全性）。
目前市場(chǎng)情況來看，圓柱電池盛行海外，國(guó)內(nèi)滲透率較低，方形電池則是國(guó)內(nèi)主導(dǎo)，海外占比低于國(guó)內(nèi)。軟包電池則受益于歐洲新能源車崛起，由全球先進(jìn)的智能電池科技公司遠(yuǎn)景動(dòng)力開創(chuàng)，同LG 化學(xué)等企業(yè)一同發(fā)揚(yáng)光大。
全球范圍內(nèi)，對(duì)于圓柱電池情有獨(dú)鐘且仍在堅(jiān)守的大型車企，便是特斯拉。
2008 年起，松下牽手特斯拉，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，為特斯拉獨(dú)供松下18650 圓柱型電池，正式開啟了圓柱形鋰電池應(yīng)用于純電動(dòng)車的時(shí)代。隨后，在特斯拉的引領(lǐng)下，松下不斷升級(jí)電池技術(shù)，從18650 到21700，最終在2020 年9 月特斯拉在電池日首次發(fā)布了4680 電池，并宣稱實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)提升：續(xù)航里程提升16％，充放電功率是21700 電池6 倍、能量是21700電池5 倍，而成本可以下降14％。
盡管現(xiàn)在的特斯拉，已經(jīng)應(yīng)用了大量的方形電池（寧德時(shí)代在2020年就已開始向特斯拉供貨方形電池），而且占比越來越大，但是它作為圓柱電池路線的支持者的烙印，相當(dāng)深刻。而對(duì)于4680電池，特斯拉CEO埃隆?馬斯克曾直言，這種電池是技術(shù)上的“巨大突破”，將使他的公司生產(chǎn)售價(jià)2．5萬(wàn)美元的電動(dòng)汽車成為可能。
4680 大圓柱是電池形態(tài)的改進(jìn)和創(chuàng)新，在電芯設(shè)計(jì)方面能夠不斷降本增效，提升技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)能夠在整車層面實(shí)現(xiàn)和CTC、一體化壓鑄的整合，在制造層面大幅降本，實(shí)現(xiàn)“極限”制造。其主要具有以下特點(diǎn)：
1／ 4680 和能量密度更高的高鎳三元正極、硅基負(fù)極相得益彰，更加適配高能量密度路線。
2／ 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，系統(tǒng)能量密度提高。換算后，4680 單體電芯的能量密度能達(dá)到283W／kg，高于21700，組裝成模組和電池包后，能夠減少面積、提升容量。
3／ 快充性能大幅提高。以通過創(chuàng)新“無極耳”（tabless）設(shè)計(jì)，降低電流距離，實(shí)現(xiàn)內(nèi)阻下降，解決發(fā)熱問題。4680 大圓柱能夠在20 分鐘內(nèi)完成從10％到80％SOC 的快充。
業(yè)界專業(yè)人士認(rèn)為，理論上，圓柱電芯的技術(shù)成熟度最高，但實(shí)際上相比18650和21700，4680量產(chǎn)難度非常大。其次，同等化學(xué)體系下，大圓柱電芯的空間利用率要比方形電芯低很多。某電池企業(yè)負(fù)責(zé)人舉了一個(gè)例子，同樣一個(gè)電池包，磷酸鐵鋰大圓柱電芯只能放進(jìn)入50度電，如果是放方形電芯，則可以裝到80度電。此外，目前圓柱電芯都采用的是側(cè)面冷卻，傳統(tǒng)方式散熱困難。
因此，4680電芯雖然在能量密度、快充性能等方面有突出優(yōu)勢(shì)，但是安全性挑戰(zhàn)大，生產(chǎn)難度幾何級(jí)上升。而且，對(duì)于車企來說，圓柱電池的成組難度很高，如果不具備圓柱電池的成組技術(shù)，其成本優(yōu)勢(shì)很難發(fā)揮。
03 未來，電池技術(shù)將繼續(xù)“百花齊放”
根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng) （BNEF） 最新的年度長(zhǎng)期電動(dòng)汽車展望（EVO），乘用電動(dòng)車（EV）的銷售將在未來幾年內(nèi)迅速增長(zhǎng)，從2021年的660萬(wàn)輛上升到2025年的2100萬(wàn)輛。在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型方案中，2035年電動(dòng)乘用車的數(shù)量將達(dá)到4．69億輛，在凈零方案中，同一日期的電動(dòng)車數(shù)量將躍升至6．12億輛。在強(qiáng)勁的需求下，全球主要動(dòng)力電池廠紛紛擴(kuò)大產(chǎn)能。
招商證券分析師馬宏圖認(rèn)為，目前動(dòng)力電池技術(shù)處于“百花齊放”的階段。除了全固態(tài)電池還需要若干年的努力才能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)之外，從材料上看，高鎳電池、無鈷電池、無鎳無鈷電池、果凍電池等已經(jīng)相繼開始研發(fā)或發(fā)布；從外形上分類，比亞迪的刀片電池已經(jīng)量產(chǎn)，大圓柱電池、麒麟電池也即將量產(chǎn)應(yīng)用。多種技術(shù)路線的競(jìng)爭(zhēng)，既可以相互激勵(lì)，加速創(chuàng)新發(fā)展，也有利于實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)層面的洗牌和淘汰，從而使真正優(yōu)秀的產(chǎn)品脫穎而出。
華東汽車新材料技術(shù)研究院研究員林澍文在接受媒體采訪時(shí)表示：“在未來一段時(shí)間內(nèi)，大圓柱電池有可能與方形電池共存。在目前技術(shù)條件下，兩種電池都有各自適用的場(chǎng)景，有望共同成為主流，正如目前三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池共存一樣。為用戶減少焦慮的多種技術(shù)探索都是有價(jià)值的。”
電池是第三次能源革命的動(dòng)力，電池的革命促進(jìn)新能源汽車的發(fā)展。多種電池技術(shù)的創(chuàng)新與競(jìng)爭(zhēng)才能助力產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，未來我們還將看到“百花齊放”的格局下，動(dòng)力電池在材料和結(jié)構(gòu)的更多創(chuàng)新。
（參考文獻(xiàn)詳見閱讀原文）
關(guān)于我們：
原文標(biāo)題 : 環(huán)球零碳 | 寧王麒麟電池又引發(fā)技術(shù)路線之爭(zhēng)，鋰電池行業(yè)將加速洗牌
