發布日期：2022-06-28 點擊率：38
撰文 ｜ Penn；編輯 ｜ 郭郭
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摘要：6月23日，寧德時代正式發布第三代CTP技術，同時宣布這款名為“麒麟電池”的新產品將于明年量產上市。在相同電芯化學體系和同等電池包尺寸下，麒麟電池能量密度相比圓柱4680電池系統要高13％。未來，多種電池技術路線的競爭，既可以相互激勵，加速創新發展，也有利于實現市場層面的洗牌和淘汰，從而使真正優秀的產品脫穎而出。
經過2022電動汽車百人會論壇和一周前“云上宜賓”高端對話的兩次預熱之后，寧德時代的麒麟電池終于揭開面紗。
6月23日，寧德時代舉行了“麒麟電池，推陳出新”第三代CTP技術新聞發布會，正式宣布CTP3．0麒麟電池問世，并宣布這款新產品將于明年量產上市。當天，寧德時代向媒體確認，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，體積利用率突破72％，系統集成度創全球新高。麒麟電池系統可將三元電池系統能量密度提升至255Wh／kg，輕松實現整車1000公里續航，而采用磷酸鐵鋰時，系統能量密度也將超過160Wh／kg。
在相同電芯化學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，采用無模組設計，是將成百上千個電芯直接布置于箱體，省去了多個電芯組裝成模組的環節。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％，電池組零部件數量減少40％，生產效率提高50％，也能有效降低電池成本。
而上一次在電池領域引發廣泛關注的新產品發布便是特斯拉的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，具有續航里程高、成本低的優勢，為特斯拉未來的主導電池技術路線。對于4680電池，特斯拉CEO埃隆?馬斯克曾直言，這種電池是技術上的“巨大突破”，將使他的公司生產售價2．5萬美元的電動汽車成為可能。
麒麟電池在未來不可避免要與圓柱4680電池系統短兵相接、一較高下。
01 寧德時代的電池疊變
寧德時代CTP（Cell to Pack）歷經三代，結構不斷簡化。
2019年的法蘭克福車展上，寧德時代首次發布公司的第一代CTP技術，續航500km＋，系統能量密度180Wh／kg＋，代表車型是北汽EU5 和蔚來系列100kWh包，其本質是去掉模組的側板。；CTP2．0 于2021 年推出，續航600km＋，系統能量密度200Wh／kg＋，代表車型是蔚來系列的75kWh 包，其本質是再去掉模組的兩個端板，利用箱體上的縱橫梁來代替端板。
而此次推出的CTP3．0，續航可達1000km，系統能量密度250Wh／kg＋，其本質是進一步去掉箱體上的縱梁或橫梁，利用兩個電芯之間的水冷板和電芯本體來實現結構上的需求。其特點如下：
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，集成為多功能彈性夾層。夾層內置微米橋連接裝置，配合電芯呼吸進行自由伸縮，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固的受力結構，提高了電池包抗振動、沖擊能力。
2／ 重塑空間結構，釋放6％能量空間
寧德時代以精準計算與AI模擬仿真探索麒麟電池全生命周期應用場景的設計邊界。麒麟電池采用導致電芯的方式，獨創底部空間共享方案，將結構防護、高壓連接、熱失控排氣等功能模塊進行智能分布，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，實現了72％的超高電芯空間利用率。
3／ 顛覆傳統水冷，換熱面積擴大四倍
寧德時代通過將水冷功能置于電芯之間，使換熱面積擴大四倍。這項全球首創的電芯大面冷卻技術，將電芯控溫時間縮短至原來的一半，支持5分鐘快速熱啟動及10分鐘快充至80％。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，有效提升電芯的壽命和安全性。因此，麒麟電池實現了全化學體系的熱穩定、熱安全，從而適配更高能量密度的材料升級。
02 大圓柱4680的堅守
從目前單體電芯的技術分類來看，主要包括圓柱、軟包以及方形電池。其中，圓柱的優勢在于較高的生產效率／較低生產成本（vs． 軟包較高的單體電芯能量密度與安全性，方形較長的使用周期），而圓柱的劣勢則主要包括相對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效率／較高生產成本，方形相對較低的單體電芯能量密度與安全性）。
目前市場情況來看，圓柱電池盛行海外，國內滲透率較低，方形電池則是國內主導，海外占比低于國內。軟包電池則受益于歐洲新能源車崛起，由全球先進的智能電池科技公司遠景動力開創，同LG 化學等企業一同發揚光大。
全球范圍內，對于圓柱電池情有獨鐘且仍在堅守的大型車企，便是特斯拉。
2008 年起，松下牽手特斯拉，強強聯合，為特斯拉獨供松下18650 圓柱型電池，正式開啟了圓柱形鋰電池應用于純電動車的時代。隨后，在特斯拉的引領下，松下不斷升級電池技術，從18650 到21700，最終在2020 年9 月特斯拉在電池日首次發布了4680 電池，并宣稱實現了多項技術指標提升：續航里程提升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％。
盡管現在的特斯拉，已經應用了大量的方形電池（寧德時代在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，相當深刻。而對于4680電池，特斯拉CEO埃隆?馬斯克曾直言，這種電池是技術上的“巨大突破”，將使他的公司生產售價2．5萬美元的電動汽車成為可能。
4680 大圓柱是電池形態的改進和創新，在電芯設計方面能夠不斷降本增效，提升技術指標，同時能夠在整車層面實現和CTC、一體化壓鑄的整合，在制造層面大幅降本，實現“極限”制造。其主要具有以下特點：
1／ 4680 和能量密度更高的高鎳三元正極、硅基負極相得益彰，更加適配高能量密度路線。
2／ 結構簡化，系統能量密度提高。換算后，4680 單體電芯的能量密度能達到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。以通過創新“無極耳”（tabless）設計，降低電流距離，實現內阻下降，解決發熱問題。4680 大圓柱能夠在20 分鐘內完成從10％到80％SOC 的快充。
業界專業人士認為，理論上，圓柱電芯的技術成熟度最高，但實際上相比18650和21700，4680量產難度非常大。其次，同等化學體系下，大圓柱電芯的空間利用率要比方形電芯低很多。某電池企業負責人舉了一個例子，同樣一個電池包，磷酸鐵鋰大圓柱電芯只能放進入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面冷卻，傳統方式散熱困難。
因此，4680電芯雖然在能量密度、快充性能等方面有突出優勢，但是安全性挑戰大，生產難度幾何級上升。而且，對于車企來說，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，其成本優勢很難發揮。
03 未來，電池技術將繼續“百花齊放”
根據彭博新能源財經 （BNEF） 最新的年度長期電動汽車展望（EVO），乘用電動車（EV）的銷售將在未來幾年內迅速增長，從2021年的660萬輛上升到2025年的2100萬輛。在經濟轉型方案中，2035年電動乘用車的數量將達到4．69億輛，在凈零方案中，同一日期的電動車數量將躍升至6．12億輛。在強勁的需求下，全球主要動力電池廠紛紛擴大產能。
招商證券分析師馬宏圖認為，目前動力電池技術處于“百花齊放”的階段。除了全固態電池還需要若干年的努力才能實現商業化量產之外，從材料上看，高鎳電池、無鈷電池、無鎳無鈷電池、果凍電池等已經相繼開始研發或發布；從外形上分類，比亞迪的刀片電池已經量產，大圓柱電池、麒麟電池也即將量產應用。多種技術路線的競爭，既可以相互激勵，加速創新發展，也有利于實現市場層面的洗牌和淘汰，從而使真正優秀的產品脫穎而出。
華東汽車新材料技術研究院研究員林澍文在接受媒體采訪時表示：“在未來一段時間內，大圓柱電池有可能與方形電池共存。在目前技術條件下，兩種電池都有各自適用的場景，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探索都是有價值的。”
電池是第三次能源革命的動力，電池的革命促進新能源汽車的發展。多種電池技術的創新與競爭才能助力產業高質量發展，未來我們還將看到“百花齊放”的格局下，動力電池在材料和結構的更多創新。
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原文標題 : 環球零碳 | 寧王麒麟電池又引發技術路線之爭，鋰電池行業將加速洗牌
