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體積利用率72%、能量密度255瓦時(shí)/千克:中國(guó)“麒麟”詮釋技術(shù)就是力量

文章來(lái)源:科技日?qǐng)?bào) 人氣:1110 發(fā)表時(shí)間:2022-07-19 09:21:10
最近,寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱寧德時(shí)代)以一段不滿4分鐘的視頻發(fā)布了其第三代CTP技術(shù)產(chǎn)品——麒麟電池,同時(shí)宣布麒麟電池將于明年量產(chǎn)上市。 理想汽車CEO李想在微博平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)了麒麟電池發(fā)布的消...
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最近,寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱寧德時(shí)代)以一段不滿4分鐘的視頻發(fā)布了其第三代CTP技術(shù)產(chǎn)品——麒麟電池,同時(shí)宣布麒麟電池將于明年量產(chǎn)上市。

理想汽車CEO李想在微博平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)了麒麟電池發(fā)布的消息,同時(shí)評(píng)論稱“明年見”。寧德時(shí)代官方微博隨后轉(zhuǎn)發(fā)了李想的此條微博,同時(shí)評(píng)論稱:“麒麟有理想”。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。

麒麟電池的發(fā)布,被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是寧德時(shí)代持續(xù)鞏固技術(shù)優(yōu)勢(shì)的體現(xiàn),更被認(rèn)為是中國(guó)企業(yè)引領(lǐng)全球動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng)新的又一標(biāo)志。

CTP技術(shù)可提高能量密度降低成本

“CTP,即cell to pack——電芯直接集成為電池包的無(wú)模組電池技術(shù)?!睂幍聲r(shí)代首席科學(xué)家吳凱告訴科技日?qǐng)?bào)記者,相較于傳統(tǒng)“電芯—模組—電池包”的三級(jí)結(jié)構(gòu),CTP技術(shù)省去或減少了模組組裝環(huán)節(jié),將電芯直接集成至電池包,從而提高了電池系統(tǒng)的集成效率,提升了系統(tǒng)能量密度,大大降低了制造成本,并適配所有的化學(xué)體系電池。

麒麟電池是寧德時(shí)代第三代CTP電池包,體積利用率據(jù)悉將從第一代的55%提升到72%。

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)。同年9月寧德時(shí)代宣布,CTP電池包將搭載于北汽新能源EU5車型上,這是該項(xiàng)技術(shù)發(fā)布后落地的首個(gè)乘用車項(xiàng)目。隨后,寧德時(shí)代將CTP技術(shù)更新至2.0版本。寧德時(shí)代年報(bào)披露,基于磷酸鐵鋰的第二代CTP產(chǎn)品在2021年已實(shí)現(xiàn)大批量交付。

“在CTP第一代、第二代技術(shù)中,雖然模組被取消,但對(duì)電芯依然采用分模塊管理。采用CTP第三代技術(shù)的麒麟電池,電芯被集成為一體化能量單元,系統(tǒng)集成效率達(dá)72%,創(chuàng)下全球新高?!眳莿P表示。

眾所周知,動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車最核心的部件,占電動(dòng)汽車總成本的四成,在原材料價(jià)格居高不下的背景下,技術(shù)創(chuàng)新成為降本的重要手段,而寧德時(shí)代的CTP電池包結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化無(wú)疑開辟了一條新的創(chuàng)新路徑。

吳凱介紹道,CTP技術(shù)屬于結(jié)構(gòu)創(chuàng)新,可適配于三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鈉離子電池等不同材料體系的電池系統(tǒng)。

全方位鋰電產(chǎn)業(yè)鏈與資本整合服務(wù)平臺(tái)高工鋰電報(bào)道稱,2021年以來(lái),寧德時(shí)代CTP電池包相繼成規(guī)模地導(dǎo)入小鵬汽車科技有限公司的P7和蔚來(lái)控股有限公司的ES6等車型。

“麒麟”在電池結(jié)構(gòu)上有三大創(chuàng)新

作為寧德時(shí)代的第三代CTP技術(shù),麒麟電池展示了寧德時(shí)代的技術(shù)實(shí)力。

寧德時(shí)代稱,麒麟電池對(duì)電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三大顛覆創(chuàng)新。

在功能邊界創(chuàng)新上,麒麟電池突破結(jié)構(gòu)功能邊界,打造一體化能量單元。麒麟電池整合功能需求,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。

“這一創(chuàng)新,不僅大大節(jié)省了結(jié)構(gòu)件數(shù)量,提升了空間利用率,還通過(guò)多功能彈性?shī)A層的內(nèi)部斜筋設(shè)計(jì),消化電芯使用過(guò)程中輕微膨脹而帶來(lái)的擠壓力,讓電芯自由呼吸,提高電池全生命周期可靠性,優(yōu)化電池壽命?!眳莿P表示。

與之同步,麒麟電池又設(shè)計(jì)了底部空間共享方案,將電芯倒置,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,釋放了6%的能量空間,并滿足了底部球擊等國(guó)標(biāo)電池安全測(cè)試要求。

“結(jié)合以上兩大創(chuàng)新,我們將電池系統(tǒng)集成效率提高到72%,并將系統(tǒng)能量密度提升至255瓦時(shí)/千克,輕松實(shí)現(xiàn)1000公里續(xù)航。”吳凱稱。

針對(duì)電池?zé)峁芾韱?wèn)題,吳凱特別強(qiáng)調(diào)了水冷板技術(shù)的優(yōu)勢(shì):在兩塊電芯的中間加水冷板,使相鄰兩塊電芯的熱傳導(dǎo)降低,可極大提高電池壽命,滿足高壓快充,4C(15分鐘充滿電)充電不是難事。

具體來(lái)說(shuō),傳統(tǒng)電池包中,水冷系統(tǒng)位于電池底部,與電芯接觸的換熱面積有限。而在麒麟電池中,水冷系統(tǒng)被置于電芯與電芯之間,換熱面積擴(kuò)大了4倍,直接提升熱管理效率,電芯控溫時(shí)間縮短為原來(lái)的一半,可支持5分鐘快速熱啟動(dòng),并可減少電池快充帶來(lái)的升溫,支持10分鐘快充。此外,該水冷系統(tǒng)還可有效阻隔電芯間的異常熱量傳導(dǎo),提升了全化學(xué)體系電池的熱穩(wěn)定性和熱安全性。

我國(guó)動(dòng)力電池整體水平得到提升

據(jù)媒體統(tǒng)計(jì),去年國(guó)內(nèi)銷量前十的新能源汽車車型中,有4款車型采用了CTP技術(shù)。

寧德時(shí)代目前已向海外輸出CTP技術(shù)。去年10月,寧德時(shí)代與韓國(guó)現(xiàn)代摩比斯公司簽署戰(zhàn)略協(xié)議,授權(quán)后者使用其CTP技術(shù),在全球范圍內(nèi)供應(yīng)CTP相關(guān)電池產(chǎn)品。今年5月,寧德時(shí)代授權(quán)泰國(guó)國(guó)家石油公司(PTT)的全資子公司ArunPlus使用CTP技術(shù),雙方將向泰國(guó)電動(dòng)汽車品牌Horizon Plus供應(yīng)電池產(chǎn)品。

在寧德時(shí)代2019年首次提出CTP無(wú)模組電池技術(shù)并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)之后,很多電池的結(jié)構(gòu)變化均是基于該技術(shù)集成化、模塊化的電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路延展出來(lái)的,“只要是電池包內(nèi)無(wú)模組的設(shè)計(jì),都屬于CTP技術(shù)及其延展,其本質(zhì)區(qū)別在于集成效率的不同,麒麟電池刷新了全球電池集成度的紀(jì)錄?!眳莿P分析。

其中,比亞迪股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱比亞迪)于2020年3月推出的刀片電池迅速在市場(chǎng)“走紅”,也成為磷酸鐵鋰電池在乘用車市場(chǎng)回暖的一大因素。

刀片電池直接采用了無(wú)模組的設(shè)計(jì),大幅度減少了內(nèi)部的線纜和結(jié)構(gòu),電池體積利用率相較于傳統(tǒng)電池包提升了50%以上,并且零部件數(shù)量減少了40%、生產(chǎn)效率提升了50%、最終成本下降了30%。同時(shí),比亞迪正在加速第二代刀片電池技術(shù)開發(fā),規(guī)劃2025年實(shí)現(xiàn)能量密度大于180瓦時(shí)/千克、體積能量密度達(dá)到300瓦時(shí)/升。

此外,蜂巢能源科技股份有限公司、中創(chuàng)新航科技股份有限公司也推出過(guò)CTP技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品。公開信息顯示,與傳統(tǒng)590模組相比,蜂巢能源利用CTP技術(shù)生產(chǎn)的第一代電池減少了24%的零部件;第二代電池成組效率提升5%—10%,空間利用率提升5%,零部件數(shù)量再減少22%。

業(yè)內(nèi)分析,麒麟電池橫空出世,使動(dòng)力電池行業(yè)產(chǎn)生新的變化趨勢(shì)。雖然寧德時(shí)代目前的電池裝機(jī)量在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位,但是動(dòng)力電池行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)變得愈發(fā)激烈,除了電池企業(yè),整車企業(yè)也在不斷推陳出新。僅從今年來(lái)看,相關(guān)成果就有上海汽車集團(tuán)有限公司推出的躺平式結(jié)構(gòu)的魔方電池技術(shù)、比亞迪的CTB技術(shù)、合眾新能源汽車有限公司哪吒汽車的天工電池技術(shù)等。

無(wú)論如何,國(guó)內(nèi)企業(yè)的“比武競(jìng)技”將極大提升中國(guó)動(dòng)力電池的整體水平。7月4日,韓國(guó)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)SNEResearch發(fā)布數(shù)據(jù),今年1—5月全球動(dòng)力電池裝機(jī)總量為157.4吉瓦時(shí),同比上升77.3%,已連續(xù)23個(gè)月呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì);其中,寧德時(shí)代裝機(jī)總量53.3吉瓦時(shí),同比提高112%,市場(chǎng)占有率達(dá)到33.9%,遙遙領(lǐng)先,LG新能源公司和比亞迪分列二三位;在這份全球動(dòng)力電池裝機(jī)總量前十名榜單中,中國(guó)動(dòng)力電池企業(yè)占6席。

吳凱表示,2023年將會(huì)是電動(dòng)汽車單次充電續(xù)航里程突破1000公里、進(jìn)入大量量產(chǎn)的關(guān)鍵時(shí)間,也是CTP成為主流電池產(chǎn)品的關(guān)鍵期。

毫無(wú)疑問(wèn), CTP技術(shù)已經(jīng)成為新的發(fā)展方向。



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