據寧德時代官方微信號5月13日消息,寧德時代與泰國Arun Plus有限公司(Arun Plus)簽署戰(zhàn)略合作備忘錄,雙方將在東盟地區(qū)就電池相關業(yè)務開展合作,進一步增強雙方在電池行業(yè)的競爭優(yōu)勢。
根據協(xié)議,寧德時代將授權ArunPlus使用CTP(高效成組)技術,雙方將在泰國乃至全球范圍內推進CTP技術的落地應用。Arun Plus和寧德時代將向Horizon Plus和其他電動汽車品牌供應電池產品。Horizon Plus是Arun Plus和富士康的合資企業(yè),計劃于2024年在泰國生產電動汽車。
5月25日,寧德時代與歐洲電動客車企業(yè) Solaris 公司達成合作。寧德時代將為 Solaris 的巴士產品提供采用 CTP(高效成組)技術的磷酸鐵鋰電池,推動歐洲巴士的電動化。據悉,Solaris是歐洲公共汽車和無軌電車制造商之一,為歐洲數百座城市提供市內交通服務。
1、何謂CTP?
CTP技術全稱為Cell To Pack,也叫無模組技術,電芯直接集成到電池包內?,F(xiàn)有的電池包結構,通常由“電芯-模組-整包”的三級結構組成。若干個電芯組合在一起,被稱為“模組”;若干個模組組合在一起,再加上BMS、配電模塊等零部件,就成為“電池包”。
比如特斯拉是將7000多支電芯預先集成若干個模塊,最后安裝在電池箱體內部。通過這種模組工藝大大降低了裝配復雜程度,生產效率也得以提升。此外,模塊化設計有利于動力電池維修保養(yǎng),方便更換模塊,但問題是模組的應用增加許多其他零部件,致使電池包的質量增加、成本增加。
CTP現(xiàn)有兩種不同的技術路線。一是徹底取消模組的方案,以比亞迪刀片電池為代表;二是小模組整合為大模組的方案,以寧德時代電池為代表。
2、寧德時代首推CTP電池包
早在2019的德國法蘭克福國際車展上,寧德時代就推出了全新的CTP高集成動力電池開發(fā)平臺,并在同年與北汽新能源共同推出全球首款CTP電池包。
2022年3月26日,寧德時代首席科學家吳凱在2022中國電動汽車百人會發(fā)言指出,寧德時代推出了第三代CTP技術的麒麟電池,其系統(tǒng)重量、能量密度及體積能量密度繼續(xù)引領行業(yè)最高水平。在相同的化學體系、同等電池包尺寸下,麒麟電池包的電量,相比4680系統(tǒng)可以提升13%。吳凱也暗示到 2023 年將看到一次充電可實現(xiàn) 1000 公里(621 英里)續(xù)航里程的量產系統(tǒng),新的CTP 技術在未來的重要性會大幅提升。
CTP 技術從概念提出到實際落地,再次成為大家關注的熱點。
眾所周知,中國新能源汽車市場在過去幾年中受到政策補貼的影響,經歷了一定的爆發(fā)性增長。但是在2019年整體乘用車車市低迷的大背景之下,加上新能源政策補貼退坡所帶來的負面影響,新能源汽車市場高增長勢頭遇阻。在后補貼時代,企業(yè)將面臨巨大壓力,降本增效技術將驅動新能源汽車進一步發(fā)展,提升產品競爭力。
新能源汽車成本組成
作為電池行業(yè)的龍頭老大,電池成本占整個新能源車的40%。為了降本增效,寧德時代率先提出CTP技術。與傳統(tǒng)的電池相比,CTP電池組的容量利用率增加15%~20%,零部件的數量減少了40%,生產效率提升了50%,電池的能量密度提高10%~15%,成本降低10%。
那么寧德時代的CTP技術是如何助力新能源車的呢?CTP電池包又有何不同?它又會給新能源汽車行業(yè)帶來怎樣的改變呢?下面來一一解析。
3、寧德時代CTP技術
如圖所示,寧德時代CTP技術電池包包括兩個以上的電池模組,是將一個大的模塊通過若干個塑料散熱片分割成小空間,這些塑料散熱片可以像電腦硬盤一樣插入小空間。
去掉電池模塊,將電池直接集成到電池組中,可以提高電池組的空間利用率,減輕電池組的質量,提高能量密度,降低電池的制造成本。
電池組由至少兩個大模塊組成,每個模塊通過緊固件連接到電池托盤上,最后將電池組固定到不同的橫梁上。相鄰的框架之間固定設置有套筒;所述套筒具有用于穿設固定件的通道;固定件用于將電池包固定于整車,在實現(xiàn)電池包輕量化的同時,也提高了電池包在整車的連接強度。
CTP技術固然擁有很多優(yōu)點,但仍然有些問題需要不斷改善。比如結構改變產生的碰撞問題,電池熱管理問題,以及售后維修問題等。
4、寧德時代的CTP技術又是如何解決這些問題的呢?
首先是電池碰撞安全。采用CTP技術的電池包,除去電池包的邊梁,電芯將直接承受碰撞的沖擊。寧德時代的電池包框架是鋁型材直接擠壓成型以增加強度。
電池包框架
其次是電池熱管理問題。熱管理直接影響到電池安全。寧德時代的各個模塊采用CTP技術,在殼體中部填滿導熱膠,在電芯側壁與殼體之間設有壓力或溫度傳感器,用于檢測電池的形狀變化和溫度變化,以消除電池的故障,并提前測量熱逃逸現(xiàn)象。
最后是售后成本。以往的小模組中如果有電芯壞掉,更換那顆電芯所在模組即可。而CTP電池包里面萬一有電芯壞了, 是不是要整個電池包替換呢?這樣CTP電池包就對電芯的產品一致性提出了更高要求。電池生產與電池使用的一致性一直是一個難以解決的問題。電源包由數百個不同的電池組成,輸出由最差的電池決定。如何監(jiān)控并控制每個電芯的充放電狀態(tài)對電池管理系統(tǒng)BMS提出了更高的要求。而寧德時代擁有多年的生產電池技術積累,可以更好與CTP技術融合。
5、寧德時代第三代CTP
寧德時代最新的 CTP 3.0 提供兩個版本,用于LFP(磷酸鐵鋰)和NCM(三元鋰)電池,提供極具競爭力的能量密度:
LFP:
重量能量密度 ≥ 160 Wh/kg
體積能量密度 ≥ 290 Wh/L
NCM:
重量能量密度 ≥ 250 Wh/kg
體積能量密度 ≥ 450 Wh/L
CTP 3.0由平臺電芯模塊、可拓展電氣模塊、柔性可拓展熱管理模塊和柔性可拓展箱體模塊組成,其中的電芯模塊依然采用了方形電池的形式,這樣能夠更好利用整個電池組所占據的空間。相比特斯拉4680電池的圓柱體,理論上CTP 3.0方形電池在單位體積的能量密度上占優(yōu)。
寧德時代CTP 3.0
為了優(yōu)化降低電芯之間熱蔓延的風險,提高安全性。此次發(fā)布的CTP 3.0技術,對于電芯的電氣和熱管理兩大模塊進行了升級。同時推出了一個模塊化CTP系統(tǒng),根據車輛類型,該系統(tǒng)可以使用 1、2 或 3 個 CTP 包。單塊電池可以提供200公里左右的續(xù)航,適配大部分純電平臺開發(fā)的車型??梢宰杂山M合選擇一塊、兩塊或者三塊電池包,按實際需求進行組合,靈活匹配不同里程的需求。首次采用無線BMS技術,換電塊外部只有高壓正負接口,大幅提高插拔部件的可靠性。
模塊化CTP系統(tǒng)
6、電動勢有話說
《電動勢》認為,動力電池要提高能量密度,主要還是從電芯正極材料上做文章。結構的優(yōu)化雖然只是輔助手段,但是在正極材料能量密度短時間內無法有大的突破的時候,CTP技術是降本增效的一種有效途徑。
CTP 技術是基于高質量電池的系統(tǒng)進行工藝創(chuàng)新。在新能源汽車發(fā)展的浪潮中,動力電池技術的發(fā)展被推向前沿。各種技術路線紛紛呈現(xiàn),已經呈現(xiàn)出一番“得電池者得天下”的架勢!新能源汽車動力總成的技術升級是推動新能源汽車成本下降的關鍵因素,尤其是電池技術的升級。
寧德時代稱將于2025年前后正式推出高度集成化的CTC(Cell to Chassis)電池技術。CTP和CTC 技術的背后也包括電池廠商和車企的博弈。電池廠商提出這些新技術提高了電池制造壁壘,車企想觸及電芯行業(yè)難度就更大了,只能從電池企業(yè)整體采購電池包。增強了電池廠商在供應鏈的話語權。
相信隨著降本增效技術不斷升級, CTC 技術也會很快落地,成本也會大大降低。新能源汽車將最終迎來平價時代。
來源:第一電動網
作者:電動勢
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