CTp技術(shù)，在提升電池包系統(tǒng)能量密度和整車?yán)m(xù)駛里程的同時(shí)，或許還將對(duì)動(dòng)力鋰電池和新能源汽車出現(xiàn)更加深遠(yuǎn)影響。

從2019下半年開始，寧德時(shí)代CTp（Celltopack）與比亞迪的刀片電池技術(shù)進(jìn)入大眾視野，備受行業(yè)關(guān)注。

一，CTp，優(yōu)質(zhì)電芯基礎(chǔ)上的系統(tǒng)工藝創(chuàng)新

簡(jiǎn)單來說，寧德CTp與刀片電池（GCTp）的技術(shù)思路上是一致的：在原有的電池化學(xué)體系基礎(chǔ)上，通過電池單體設(shè)計(jì)和電池包集成形式的優(yōu)化，將原有的單體—模組—電池包的三層結(jié)構(gòu)，改進(jìn)為由大電芯/大模組構(gòu)成的單體—電池包兩層結(jié)構(gòu)。

寧德時(shí)代CTp電池包與比亞迪刀片電池

傳統(tǒng)電池包的成組效率是電池系統(tǒng)能量密度提升的一個(gè)瓶頸。如一個(gè)典型的電池包「三層結(jié)構(gòu)」示意圖：

圖中左側(cè)，是電池單體（Cell）組成的電池模組（Module），其中除了電池單體外，還包括金屬蓋板端板、線束、粘合劑、導(dǎo)熱膠、模組控制單元等等零部件，組合在一起，形成了一個(gè)電池模組。圖右，是由若干模組構(gòu)成的電池包（pack），電池包層面的零部件包括熱管理系統(tǒng)、線束、控制器、外殼等等。

典型電池包結(jié)構(gòu)，來源：奧迪A3的電池包結(jié)構(gòu)

這樣的三層結(jié)構(gòu)是典型的動(dòng)力鋰電池包都具有的，之所以有「模組」，一方面是保護(hù)、支撐、集成了電芯，另一方面各個(gè)模組獨(dú)立管理了部分電芯，有助于溫度控制、防止熱失控傳播、同時(shí)便于維修。但模組的存在，使得整個(gè)電池包的空間利用率有所下降，導(dǎo)致了成組效率的低水平——模組越多，零部件越多，成組效率也就越低。在單體能量密度突破300Wh/kg的同時(shí)，受限于傳統(tǒng)電池包的成組方式，電池系統(tǒng)層面的能量密度仍處于160Wh/kg左右。同時(shí)由于對(duì)高鎳電芯安全風(fēng)險(xiǎn)的考量，部分廠商建議對(duì)高鎳電芯SOC的使用范圍作出限制，更在實(shí)際上讓高鎳電池的能量打了折扣。

因此，將模組做大做少，乃至于無模組，是近年來電池系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)層面的重要關(guān)注點(diǎn)，特斯拉Model3的大模組也反映了這一趨勢(shì)。但與此同時(shí)，正因?yàn)槟＝M有著保護(hù)電池、降低風(fēng)險(xiǎn)、便于維修的用途，「無模組」就有著更高的技術(shù)難度，意味著對(duì)電池單體的質(zhì)量和一致性的要求更高。因此，寧德時(shí)代和比亞迪的無模組技術(shù)，不僅是電池系統(tǒng)工藝層面的突出創(chuàng)新，更體現(xiàn)了電池單體設(shè)計(jì)制造的技術(shù)水平。關(guān)于技術(shù)相對(duì)落后的二線電池廠商來說，CTp無疑帶來了更高的技術(shù)門檻和競(jìng)爭(zhēng)壓力。

特斯拉Model3的大模組電池包同樣反映了去模組化的技術(shù)趨勢(shì)

成組效率的提升，使得CTp具備了多方面的優(yōu)點(diǎn)：

1.長(zhǎng)里程：電池包能量密度的提升，直接讓整車?yán)m(xù)駛里程得到改善。在相同的電池化學(xué)體系條件下，寧德CTp電池包的系統(tǒng)能量密度有著10-15%的提升；而比亞迪刀片電池則將磷酸鐵鋰離子電池（LFp）包的體積能量密度提升50%至160Wh/kg，與三元電池（NCM）相比也極具競(jìng)爭(zhēng)力。

2.高安全：能量密度是過去數(shù)年中電池廠商最為聚焦的電池性能，而在CTp之前，能量密度的提升重要是通過三元電池化學(xué)體系的改進(jìn)所實(shí)現(xiàn)的，而伴隨著高鎳體系的不斷升級(jí)，電池的安全性上所面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)隨之上升。而CTp在電池包層面對(duì)能量密度的提升，意味著在電池單體層面使用安全性成熟的普通三元、甚至磷酸鐵鋰離子電池就可以實(shí)現(xiàn)充裕的續(xù)駛里程。在同樣的里程效果下，整車的安全性無疑得到改善。當(dāng)然，關(guān)于高鎳體系的CTp來說，安全性的風(fēng)險(xiǎn)仍然存在。

3.低成本：從成本來看，由于省去了模組環(huán)節(jié)的線束、蓋板等零部件，整個(gè)電池包零件數(shù)量減少了40%，生產(chǎn)效率提升了50%，CTp電池包的物料成本與制造成本將得到改進(jìn)。而假如使用成本更低的磷酸鐵鋰離子電池，相較于傳統(tǒng)的三元電池包，整個(gè)電池包的成本還將進(jìn)一步下降。

雖然在技術(shù)層面可能存在著電池包強(qiáng)度、維修等挑戰(zhàn)2；但上述優(yōu)勢(shì)也會(huì)隨著CTp技術(shù)的廣泛探索和使用，而更加顯著。就目前所了解的，已搭載或即將搭載CTp的量產(chǎn)車型就包括——北汽EU5、大眾拉美商用車e-Delivery、蔚來100kWh電池包與比亞迪漢等車型。

搭載CTp技術(shù)的量產(chǎn)車型

二，CTp對(duì)行業(yè)格局和新技術(shù)的影響

雖然優(yōu)點(diǎn)明顯，但關(guān)于主機(jī)廠來說，CTp技術(shù)或許并不是100%的好消息。

在新能源汽車的開發(fā)中，主機(jī)廠與電池廠之間的「技術(shù)分割線」，一般在電池包層面。技術(shù)實(shí)力稍弱的乘用車主機(jī)廠與商用車廠普遍會(huì)直接采用電池廠交付的電池包；而技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)的主機(jī)廠會(huì)基于電池廠交付的電池模組，選擇自己主導(dǎo)電池包的開發(fā)。以上汽為例，上汽和寧德時(shí)代組建的兩家合資公司「時(shí)代上汽」與「上汽時(shí)代」，就是分別以寧德和上汽主導(dǎo)的電池廠和電池包廠。車企自行開發(fā)電池包的必要性是明顯的：一方面可以更好地匹配整車設(shè)計(jì)，另一方面也把握了電池包技術(shù)，將整車相關(guān)技術(shù)與價(jià)值保留在了體系內(nèi)部。隨著電池技術(shù)的重要性愈發(fā)顯著，領(lǐng)先的乘用車主機(jī)廠也越來越傾向于加強(qiáng)在電池技術(shù)方面的話語權(quán)。

但CTp技術(shù)則意味著在電池包層面，電池廠的話語權(quán)將重新占據(jù)上風(fēng)，在產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)的價(jià)值也將進(jìn)一步上升。就目前公開的信息來看，乘用車難以采用商用車標(biāo)準(zhǔn)化的電池包，寧德CTp技術(shù)要針對(duì)車型進(jìn)行深度定制化的開發(fā)，主機(jī)廠方面至少要與電池廠共同研發(fā)，或直接將電池包完全交給電池廠。這一因素或許會(huì)影響CTp技術(shù)在整車裝載的普及前景，但更加有可能出現(xiàn)的場(chǎng)景是——主機(jī)廠可能分化出三類選擇：

1.部分主機(jī)廠將電池包完全交給電池廠開發(fā)CTp，不再主導(dǎo)電池包開發(fā)；

2.部分主機(jī)廠仍將維持現(xiàn)有的技術(shù)體系，保持三層電池包結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)里程電動(dòng)汽車產(chǎn)品上采用高鎳電池，不使用CTp技術(shù)方法；

3.部分主機(jī)廠進(jìn)一步加強(qiáng)電池技術(shù)實(shí)力，向上游進(jìn)一步整合，在未來可能推出自己的CTp方法。

而這一場(chǎng)景的發(fā)生，又將在電動(dòng)汽車市場(chǎng)推動(dòng)整車產(chǎn)品的分化。這里暫不展開了。

另一方面，CTp還可能對(duì)下一代電池技術(shù)造成沖擊。

站在今天回看三年前，從2017-2020的電池技術(shù)發(fā)展路徑在規(guī)劃中就很清晰——通過逐步提升正極化學(xué)體系的鎳比例，從523到622再到811，將電池單體能量密度提升到300Wh/kg。而這一發(fā)展路徑的實(shí)現(xiàn)依靠生產(chǎn)工藝的快速提升，實(shí)際上實(shí)現(xiàn)比預(yù)期更快。但再往后的技術(shù)預(yù)期：從高鎳+硅碳負(fù)極，到固態(tài)電池，再到固態(tài)電池+鋰負(fù)極，乃至于鋰空電池……這一系列電池單體層面的技術(shù)發(fā)展，不論是理論還是產(chǎn)品，都比預(yù)期要來得更加緩慢。在2018年之前，業(yè)界對(duì)固態(tài)電池商業(yè)化的預(yù)測(cè)普遍在2020-2025之間；但到了2020年，固態(tài)電池的商業(yè)化預(yù)期已然推遲到了2025之后。

2015年左右，豐田制造的下一代電池樣品性能，與對(duì)下一代電池單體技術(shù)的量產(chǎn)時(shí)間預(yù)期。至今下一代電池技術(shù)距離量產(chǎn)仍要時(shí)間。（來源：ATZelektronikworldwide）

而下一代電池技術(shù)的商業(yè)化，一方面依賴于實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的成熟；另一方面，也面對(duì)著與現(xiàn)有技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。固態(tài)電池假如僅僅是將提高現(xiàn)有電池的安全性，但在能量密度、容量、充放電、成本各方面存在劣勢(shì)，那么是較難與已經(jīng)規(guī)?；牧慨a(chǎn)電池技術(shù)相競(jìng)爭(zhēng)的。換言之，下一代技術(shù)要在多個(gè)方面都優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，才有著商業(yè)化成功的可能。現(xiàn)有技術(shù)愈發(fā)成熟，新技術(shù)面對(duì)的挑戰(zhàn)就越大。而CTp技術(shù)的推廣，則將進(jìn)一步提升現(xiàn)有成熟技術(shù)的潛力，把固態(tài)電池將面對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)門檻提得更高，也意味著固態(tài)電池的量產(chǎn)日期可能會(huì)被推得更遠(yuǎn)。

三，小結(jié)

盡管CTp與刀片電池還面對(duì)著技術(shù)與商業(yè)的挑戰(zhàn)，但CTp無疑是值得期待的，也將注定成為變革時(shí)代中重墨重彩的篇章。無論是更加出色的純電動(dòng)汽車產(chǎn)品，或是更具競(jìng)爭(zhēng)力的主機(jī)廠，終將在大潮中脫穎而出。讓我們共同努力。