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CTP技术究竟是什么,能让你的车更安全、更便宜吗?

网络 2020-02-24 11:49
【新能源汽车网】

动力电池本钱占整车本钱的40%,以至还要更多,下落动力电池本钱一直是电池供给商和主机厂的主要任务之一。现有的电池Pack构造,一般由“电芯-模组-整包”的三级构造组成。若干个电芯组合在一起,被称为“模组”;若干个模组组合在一起,再加上BMS、配电模块等零部件,就成为“电池Pack”。为动力电池降本,主要手腕之一就是削减“模组”的本钱,但如今这类手腕已到了瓶颈期。

怎样既能下落电池本钱,又能进步能量密度,增添续航里程?

CTP手艺也许是当下最好的挑选!

CTP手艺全称Cell To Pack,也叫无模组手艺,现有两种差别的手艺线路。一是完全作废模组的计划,以比亚迪刀片电池为代表;二是小模组整合为大模组的计划,以宁德时期CTP手艺为代表。另外,比亚迪刀片电池专攻磷酸铁锂电池,宁德时期则以高镍三元锂电池为主。

■ 比亚迪CTP手艺有什么特性?

比亚迪刀片电池,就是在此火线壳电池的基本上,将电芯做“长”,做“薄”,外形相似刀片。依据公然信息显现,比亚迪一共有5种差别的电芯规格,详细数据如下表所示。这类电芯实在高度同如今方壳电池比拟没有变化,厚度比拟软包电芯略厚,主要变化是长度,从435mm一直到2500mm都有。这内里,比亚迪详细是怎样做的,依据现在的材料还不清晰。

这类电芯想要组成电池PACK,就要依靠CTP手艺。这类手艺一方面提拔了电池PACK的包内空间利用率,增添了带电量;另一方面又减轻了PACK分量,进步了整包的能量密度。

比亚迪刀片电池专利图

现有三级构造电池PACK示意图

依据比亚迪申请专利能看到,在电池包总体积一致的状况下,现有的电池PACK构造,多出了各模组的侧板、端板、紧固件、横梁、纵梁等组件,包内空间利用率大概在40%摆布;而采纳了CTP手艺的比亚迪电池包,撤除电池治理体系、配电箱等组件,包内空间利用率大概在62%摆布。遭到差别的电芯规划体式格局影响,包内空间利用率分别为55%、60%、62%、65%,若有需求以至可以到达80%。即使是统一辆车,采纳CTP手艺的电池PACK后,带电量约增添20%-30%,续航里程也能提拔20%-30%。

■ 宁德时期CTP手艺有何差别?

宁德时期在客岁法兰克福车展上,宣布了自家CTP手艺的部份信息,这类电池PACK由最少两个以上的大模组组成(如下图),每一个模组之间经由过程牢固件衔接在电池托盘上,终究电池PACK经由过程装置梁牢固在差别车型上。

宁德时期CTP手艺电池Pack示意图

宁德时期CTP手艺电池模组爆炸图

依据宁德时期专利可以看到,一个大模组内里被若干个塑料材质的散热板分割成一个个小的空间,方壳电芯就像电脑硬盘一样,可以插进这些小空间。每一个电芯的正面还贴有导热硅胶垫片,且电芯宽度方向的散热板留有散热通道,可以直接于外部的冷却管路衔接。依据相干数据显现,如许做可以削减约40%的零部件,这些零部件来自模组之间的衔接线束、侧板、底板等。另外,在电池体积稳定的状况下,采纳CTP手艺的电池Pack包内体积利用率也提拔了15%-20%。

■ CTP手艺有什么长处?

1、轻量化。CTP手艺可以最大水平的削减电池Pack内部,各个模组之间的侧板、底板、衔接线束、牢固件、非必要的横梁,纵梁等零部件,关于电池的轻量化异常有协助。

宁德时期CTP手艺电池模组衔接体式格局

2、电池能量密度提拔。这内里有两个维度,第一个是分量比能量密度,这类说法也是我们罕见的;以宁德时期的CTP手艺为例,分量比能量密度能到达200Wh/kg。第二个维度是体积比能量密度,以比亚迪的CTP手艺为例,体积比能量密度比拟过去可以提拔50%,差别规格的电芯体积比能量密度分别为439Wh/L、448Wh/L、449 Wh/L、450 Wh/L。

作为对照,采纳CTP手艺的比亚迪磷酸铁锂电池Pack的分量比能量密度已到达了180Wh/kg,堪比当下采纳NCM811电芯的电池Pack了。

比亚迪刀片电池的另一种规划情势

3、本钱低。事实上,CTP手艺落地的一个主要推动力就是下落动力电池本钱的需求。以比亚迪为例,新产品的本钱可以下落20%-30%。这内里包括电池Pack自身的本钱的要素,也包括简化了生产组装工艺,致使不良率下落的要素。宁德时期虽然没有泄漏本钱上风,但因为生产效力提拔50%带来的积极影响,明显不可无视。

■ 现阶段,对CTP手艺的一些疑问?

1、电池碰撞平安。传统三级构造的电池Pack,因为有模组的存在,所以碰撞平安多了一层庇护。采纳CTP手艺的电池Pack,撤除Pack的边梁,电芯将直接蒙受碰撞的打击。

从现有的材料来看,以宁德时期为例,Pack的框架是铝型材直接挤压成型,以增添强度;每一个大模组内部的塑料壳体经由过程注塑成型,注塑时将散热板嵌入箱体模具内,完成一体成型。

宁德时期CTP手艺电池模组内的散热板示意图

2、电池热治理。因为新手艺改变了电池Pack的构造,必将会对电池的热治理体系,以至BMS体系提出全新的设想要乞降战略,这是软件层面的考量。

从硬件层面来看,比亚迪为这类电池Pack设想了新的排气孔和排气通道。排气孔对着电芯两头的防爆阀,当火焰、烟雾或气体从防爆阀中排挤,会经由过程排气孔进入排气通道,排挤电池包外。现有的电池Pack则没有相似的排气通道设想,火焰、烟雾或气体很轻易群集在模组内,对电芯形成二次危险。

比亚迪刀片电池的排气通道设想(103为防爆阀,221为排气孔,222为排气通道)

相似的设想,我在宁德时期的专利申请上也看到了,且针对三元锂电池更容易发烧的状况,采纳宁德时期CTP手艺的每一个电芯,内置在高低壳体中。壳体中心添补有导热胶,电芯侧壁和壳体之间另有压力或温度传感器。前者用来检测电芯的外形变化,后者用来检测温度变化,以排除毛病电芯,提早预电芯测热失控征象。

3、售后维修便利性和本钱。这是知乎大V朱玉龙提出的一个疑问——因为电芯或采用某种体式格局(也许是粘)直接牢固在电池Pack的托盘上,因而4S店在往后的维修中,一是对手艺提出了更高的请求,二是某个电芯毛病,也许须要替换全部电池组。

比亚迪刀片电池的又一种规划体式格局

4、电池的一致性。现在有剖析推想,采纳CTP手艺的电芯,其内部也许是几个更小的电芯以并串连的体式格局一个一个衔接起来。不管该推想是不是准确,这类新的手艺关于电池的一致性确切提出了更高的请求。这内里也包括两方面的内容,一是电芯生产过程当中的一致性,二是电池使用过程当中的一致性。而电池的一致性,一直以来都是国内电池生产商难以很好处理的问题。

■ 另有谁家有CTP手艺?

除了上文所述的宁德时期和比亚迪以外,长城汽车的蜂巢动力、国轩高科等电池企业也都在研发本身的CTP手艺。

据蜂巢动力泄漏,他们的CTP手艺既有没有模组计划,也有大模组计划。比拟蜂巢动力传统的590模组,CTP-G1削减24%零部件数目,每Wh电池本钱下落0.1元;CTP-G2提拔5%-10%分量成组效力,提拔5%空间利用率,削减22%零部件数目,每Wh电池本钱下落0.21元/Wh。只是现在还没有更多的手艺信息泄漏出来。

蜂巢新动力的CTP电池展现

另一方面,本年3月比亚迪将正式宣布“超等磷酸铁锂电池”,届时关于比亚迪的CTP手艺也许会有更多音讯。北汽新动力则肯定要在EU5上,领先搭载采纳了宁德时期CTP手艺的电池,我们也可以期待。根据主机厂动力电池的测试流程,估计本年Q1末,我们就会看到更多采纳了CTP手艺的电池宣布手艺亮点。

■ 邦点评

CTP手艺可以明显提拔电池能量密度,进步纯电动车的续航里程,这对消费者而言是一件功德。但是,回归文章标题的疑问——CTP手艺能让我们的车更平安、更廉价吗?现在为止,仍需打个问号。平安方面,最基本也是最主要的电池一致性,国内电池企业同日韩电池企业另有较大差异;本钱方面,因为电池供给商会控制更大的话语权,新手艺带来的电池本钱的下落,是不是能体如今车辆的指导价上还不曾可知。

固然,我们有理由置信,当CTP手艺成为一种趋向后,我们如今的担心将不再是问题。

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