4680向左,刀片电池向右,麒麟电池全都要

来源: 锂猫实验室
主机厂可以一条道走到黑,但宁德时代要保留弹性。

众所周知的是,动力电池自出现以来,痛点一直集中于两个领域:安全性和续航。

在2016年政策帮助市场选择了续航之后,以三元锂电池为代表的厂商PK掉了磷酸铁锂厂商迎来了春天。

然而当补贴退坡、市场开启了自己的独立道路之后,用户们的要求就苛刻得多:既想要高安全性,又想要长续航。

在电池技术迭代趋缓、短期材料无法出现根本性革命的情况下,动力电池角力的下半场中竞争的关键点已从材料转变为电池包的形态创新与工艺改善。

2019年宁德时代发布CTP电池1.0,2020年比亚迪发布刀片电池,同年特斯拉发布了其4680电池,使得这场争战的关键点愈加清晰。

昨天,酝酿已久的宁德时代麒麟电池(CTP3.0)终于姗姗来迟,并宣布将于2023年实现量产,再一次在业界激起了千层浪。

在电池这个战场上,三足鼎立的局面以一种特殊的方式展开了。

只不过,当下的情形显示的趋势是:4680向左,刀片电池向右,而麒麟电池则仍然保留其开放性与适配性,担当着带领锂电行业走向标准化的重任。

CTP3.0:解决核心痛点

本次宁德时代发布的麒麟电池采用的是CTP3.0技术,相较于传统“电芯-模组-电池包”三级结构,CTP技术能够省去或减少模组组装环节,将电芯直接集成至电池包或更大的模组,最终达到提高系统层级能量密度、降低成本的目的。

据宁德时代官网,麒麟电池的体积利用率突破72%,能量密度可达255Wh/kg,在相同的化学体系、同等电池包尺寸下,麒麟电池包的电量相比特斯拉的4680系统可提升13%。

图片来源:宁德时代

这些功能的实现来源于内部取消模组形态布置,减少横纵梁设计,使得电池包空间利用率提升。

资料来源:公司官网,中金公司研究部
宁德时代

当然,正如开篇所言,当下的动力电池市场需要的是安全性与续航之间的平衡,仅提高续航能力并不能解决真正的痛点。

针对这一问题,麒麟电池选择在两块电芯中间设计液冷板,使得电芯能够实现双面冷却,换热面积较原底部冷却方案扩大4倍,将电芯温控时间缩短50%,在电芯温度异常时极速降温,有效阻隔热失控。

而热失控正是一直以来三元锂电池中最为关注的问题。

相对来说,铁锂电池化学性质稳定,700-800℃时才会开始发生分解,而且产生的是分解反应,不会释放大量氧气。

但三元正极超过180摄氏度就会开始分解,同时析出大量氧气,氧气与溶剂发生氧化反应产生大量的气体会导致箱体鼓胀,同时释放大量热量(冒烟),最终会导致可燃电解液喷出,造成汽车自燃。

2013年,美国田纳西州的一辆特斯拉 Model S 的底盘撞到了掉落路面的拖车挂钩,车底部的电池包被挂钩刺穿,电池短路起火;同年,西雅图的一辆 Model S 撞击到路中央的金属物体,电池包受损,汽车开始自燃。

因此,在结构简化的基础上,冷却板的设计是有效阻隔热失控现象的关键,也是麒麟电池能够实现续航与安全性之间平衡的主要原因。

主机厂一条道走到黑

虽然宁德时代的麒麟电池通常情况下被拿来和4680电池以及刀片电池作比较,但事实上麒麟电池与它们之间仍存在着本质差异。

无论是4680还是刀片电池,它们都是一次一体化的创新,是从电芯到pack的完全、全面的变革。

2020年3月比亚迪推出其刀片电池,针对方形电芯采用扁平化和减薄的设计,成组时电芯可以直接充当电池包的结构件,提高电池的空间利用率。

此外,刀片电池使用铁锂正极,并采用叠片工艺,能够在降低电池内阻的同时进一步提高能量密度。在针刺实验中,刀片电池无明火、无烟。

特斯拉的4680大圆柱电池则在2020年9月推出,形态为圆柱状,相比其前代2170电池,直径直接翻倍,大尺寸的电芯降低了pack系统的管理难度,同时可以减少结构件和连接件的成本,度电成本降低约14%。

同时4680采用了激光雕刻的无极耳技术,无极耳结构使得电子运动距离大大缩短,内阻减少,让更安全、更高容量电芯成为可能,能量密度可达300Wh/kg,同时可带来更高的输出功率与更好的快充性能,在15分钟内可将电池电量从0充至80%,功率密度峰值可达1000W/kg以上。

资料来源:特斯拉官网,比亚迪官网,中金公司研究部
来源:中金公司

而在材料的选择上,特斯拉和比亚迪也都选择在其原先的道路上一条道走到黑:4680仍采用三元正极,刀片电池仍沿袭比亚迪的磷酸铁锂。

对于主机厂来说,在电芯之后,才是电池pack的创新。

刀片电池选择的方案与宁德时代一样,选择CTP(Cell to Pack)方案,也就是取消模组环节,将电芯集成在电池包上,但保留电池托盘、上盖板的设计。

当然比亚迪还选择了另外一种CTB(Cell to Body)方案,于今年5月的海豹车型上推出,这种方案将刀片电池的上盖与车身底板集成于一体,取消了单独的上盖板设计,但仍然保留了底部的电池托盘。

而特斯拉的4680选择的则是CTC(Cell to Chassis)方案,直接将圆柱电芯排列在车身上形成电池舱、前后连接车身大型铸件,电池上盖代替车身地板,可减重10%,增加14%的续航。

宁德时代的最优解

但作为第三方电池厂商的宁德时代,目前其麒麟电池只是在pack上做出创新,并没有涉及电芯层面。

同时,宁德时代没有做出材料all in的选择,其pack与两家all in原方向的主机厂有很大不同,它既可以适配三元正极的电芯、也可以适配铁锂的电芯。

资料来源:宁德时代官网,特斯拉官网,比亚迪官网,领跑官网,上汽集团官网,中金公司研究部
来源:中金公司

从性能对比来看,宁德时代的麒麟电池与特斯拉的4680 CTC方案相对更占优。

但有一个事实很明显,在主机厂和电池厂的选择之间,有着不容忽视的分野:

主机厂可以任性沿着此前的道路一直走,但电池厂作为第三方供应商,则必须要为未来可能出现的新技术方向和不同主机厂的需求留出足够的弹性与适配空间,否则将会把自己放入死胡同。

因为主机厂下场做电池,几乎不需要做出任何妥协,他们找准自己的方向后只需要自身有足够的汽车销量做支撑,就有一头冲进去的底气。

同时,他们自身可以掌握从电芯到底盘的一体化开发,几乎不需要和其他厂商合作打磨。

然而作为第三方供应商的电池厂则不同,技术的寸土之间就是战场胜败的分别。

作为行业的领头羊,在自身研发能力、成本控制的基础之上,宁德时代还必须要做好与主机厂关系的平衡。

一方面,它需要考虑不同能力的主机厂外购电池时的适配需求,另一方面它还需要考虑大客户自建电池生产线保留自身话语权的需求。

只进行pack的革命性创新,而不包含电芯的一体化,使得宁德时代能够在保证后续具有和实力派主机厂共同研发电芯空间的同时,也能够保证为中小主机厂提供足够使用的电池供应,还能够适应不同材料的变化。

当然,主机厂选择一条道走到黑的最大隐患在于“开放性”与同行竞争,自身电池能否获得其他车企的认可才是最大的难题。

但就目前来看,刀片电池已经斩获了一批铁锂道路上的“友商”为后续的进一步“开放”打造了良好基础:一汽旗下的红旗E-QM5全系配备刀片电池、现代汽车、长安纯电,福特和奔驰也正在路上。

特斯拉的4680则因为独树一帜及此前《动力电池不会等待欧美》中曾经提过的“欧美的新能源汽车产业发展仍远远落后”等原因,仍显落寞。

走向标准化

抛开主机厂选择的电芯pack一体化创新不谈,仅就系统创新而言,CTP或许也是宁德时代这样的第三方电池厂商的最优解。

目前主流的集中系统结构创新方案,整体都是去模组化和去集成化的。

但除了CTP外,CTB、MTC和CTC都是更适合主机厂选择的方案,因为它们都要求电池包和车身形成不同程度的“一体化”,并不适合追求标准化的第三方厂商。

而CTP则保留了电池底盘和和托盘设计,将电池与车身分离,未来有助于进一步推动锂电池标准化,并推动换电等新商业模式。

宁德时代此前推出的“巧克力换电块”,采用的也正是CTP技术,能量密度超160wh/kg,单块电池可提供约200km续航。

因此宁德时代的思路已经很明确:在主机厂下场竞争之后,它几乎要以一己之力承担起带领动力电池厂商走向行业标准化的重任。

除了技术优势解决“平衡安全与续航”的痛点、走向标准化之外,CTP也能够降低度电成本。

在2020年新时代证券的一份研报的测算中,数据显示 CTP技术可以使得车用度电成本下降16%。

而中金公司一份最新的研报则显示,CTP技术减少了模组侧板等结构件并简化内部线缆,减轻车身重量的同时降低电池包成本。如据特斯拉估算,采用CTC+一体化压铸技术后,可节省370个零部件,为车身减重10%,将每千瓦时的电池成本降低7%

尾声

在动力电池的竞争进入深水区,政策与产能的限制正变得越来越小之时,技术革新与标准化成为了最为关键的考量指标。

在新能源世界的主机厂正在越来越深入地进入动力电池腹地之时,龙头车企相比于二线厂商当然仍具备优势,但其领地不可避免地正受到侵犯。

宁德时代仍然昂起头颅,选择用自己的方式对抗来自下游的入侵。

CTP技术就是其手上的一把亮剑,将电池包与巧克力换电块融为一体,共同为行业的标准化出一份力,并保持住在深度合作的下游中的市场份额。

但面对汹涌而来的车企,宁德时代的前路依然充满挑战。

本文来源:锂猫实验室,作者:陈晨,原标题:《4680向左,刀片电池向右,麒麟电池全都要》

风险提示及免责条款
市场有风险,投资需谨慎。本文不构成个人投资建议,也未考虑到个别用户特殊的投资目标、财务状况或需要。用户应考虑本文中的任何意见、观点或结论是否符合其特定状况。据此投资,责任自负。
6条评论
收藏
qrcode
写评论

icon-emoji表情
图片
6 条评论
举报

真的能全吃下来吗。。

0
回复
MobileUser8402
举报

牛逼吹过头了

1
回复
1560000868853
举报

参照燃油车续航,电动车续航其实4~6百公里也就够了,没必要必须搞到上千公里,这个其实现有电池的能量密度已经够了。电池只要解决了安全性与一般燃油车的续航里程就应该可以了。现在电动车的真正问题是充电方便和快速,能像加油站一样普遍和快捷,才能普遍使用开来。

3
回复
Allen
举报
回复 1560000868853:

那个成本太高,不如提高电池续航实在,等什么时候电动车占有率上来了,或者有什么技术突破了,才会去解决便捷行的问题

0
回复
举报
回复 1560000868853:

宁愿多铺点充电桩呢,网格化

0
回复
Tailo
举报

祝贺

0
回复