中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：眾所周知的是，動(dòng)力電池自出現(xiàn)以來(lái)，痛點(diǎn)一直集中于兩個(gè)領(lǐng)域：安全性和續(xù)航。
在2016年政策幫助市場(chǎng)選擇了續(xù)航之后，以三元鋰電池為代表的廠商PK掉了磷酸鐵鋰廠商迎來(lái)了春天。
然而當(dāng)補(bǔ)貼退坡、市場(chǎng)開(kāi)啟了自己的獨(dú)立道路之后，用戶們的要求就苛刻得多：既想要高安全性，又想要長(zhǎng)續(xù)航。
在電池技術(shù)迭代趨緩、短期材料無(wú)法出現(xiàn)根本性革命的情況下，動(dòng)力電池角力的下半場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵點(diǎn)已從材料轉(zhuǎn)變?yōu)殡姵匕男螒B(tài)創(chuàng)新與工藝改善。
2019年寧德時(shí)代發(fā)布CTP電池1.0，2020年比亞迪發(fā)布刀片電池，同年特斯拉發(fā)布了其4680電池，使得這場(chǎng)爭(zhēng)戰(zhàn)的關(guān)鍵點(diǎn)愈加清晰。
昨天，醞釀已久的寧德時(shí)代麒麟電池（CTP3.0）終于姍姍來(lái)遲，并宣布將于2023年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，再一次在業(yè)界激起了千層浪。
在電池這個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)上，三足鼎立的局面以一種特殊的方式展開(kāi)了。
只不過(guò)，當(dāng)下的情形顯示的趨勢(shì)是：4680向左，刀片電池向右，而麒麟電池則仍然保留其開(kāi)放性與適配性，擔(dān)當(dāng)著帶領(lǐng)鋰電行業(yè)走向標(biāo)準(zhǔn)化的重任。
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CTP3.0解決核心痛點(diǎn)
本次寧德時(shí)代發(fā)布的麒麟電池采用的是CTP3.0技術(shù)，相較于傳統(tǒng)“電芯-模組-電池包”三級(jí)結(jié)構(gòu)，CTP技術(shù)能夠省去或減少模組組裝環(huán)節(jié)，將電芯直接集成至電池包或更大的模組，最終達(dá)到提高系統(tǒng)層級(jí)能量密度、降低成本的目的。
據(jù)寧德時(shí)代官網(wǎng)，麒麟電池的體積利用率突破72%，能量密度可達(dá)255Wh/kg，在相同的化學(xué)體系、同等電池包尺寸下，麒麟電池包的電量相比特斯拉的4680系統(tǒng)可提升13%。
圖源：寧德時(shí)代
這些功能的實(shí)現(xiàn)來(lái)源于內(nèi)部取消模組形態(tài)布置，減少橫縱梁設(shè)計(jì)，使得電池包空間利用率提升。
圖源：寧德時(shí)代
當(dāng)然，正如開(kāi)篇所言，當(dāng)下的動(dòng)力電池市場(chǎng)需要的是安全性與續(xù)航之間的平衡，僅提高續(xù)航能力并不能解決真正的痛點(diǎn)。
針對(duì)這一問(wèn)題，麒麟電池選擇在兩塊電芯中間設(shè)計(jì)液冷板，使得電芯能夠?qū)崿F(xiàn)雙面冷卻，換熱面積較原底部冷卻方案擴(kuò)大4倍，將電芯溫控時(shí)間縮短50%，在電芯溫度異常時(shí)極速降溫，有效阻隔熱失控。
而熱失控正是一直以來(lái)三元鋰電池中最為關(guān)注的問(wèn)題。
相對(duì)來(lái)說(shuō)，鐵鋰電池化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，700-800℃時(shí)才會(huì)開(kāi)始發(fā)生分解，而且產(chǎn)生的是分解反應(yīng)，不會(huì)釋放大量氧氣。
但三元正極超過(guò)180攝氏度就會(huì)開(kāi)始分解，同時(shí)析出大量氧氣，氧氣與溶劑發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生大量的氣體會(huì)導(dǎo)致箱體鼓脹，同時(shí)釋放大量熱量（冒煙），最終會(huì)導(dǎo)致可燃電解液噴出，造成汽車自燃。
2013年，美國(guó)田納西州的一輛特斯拉 Model S 的底盤撞到了掉落路面的拖車掛鉤，車底部的電池包被掛鉤刺穿，電池短路起火；同年，西雅圖的一輛 Model S 撞擊到路中央的金屬物體，電池包受損，汽車開(kāi)始自燃。
因此，在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上，冷卻板的設(shè)計(jì)是有效阻隔熱失控現(xiàn)象的關(guān)鍵，也是麒麟電池能夠?qū)崿F(xiàn)續(xù)航與安全性之間平衡的主要原因。
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主機(jī)廠一條道走到黑
雖然寧德時(shí)代的麒麟電池通常情況下被拿來(lái)和4680電池以及刀片電池作比較，但事實(shí)上麒麟電池與它們之間仍存在著本質(zhì)差異。
無(wú)論是4680還是刀片電池，它們都是一次一體化的創(chuàng)新，是從電芯到pack的完全、全面的變革。
2020年3月比亞迪推出其刀片電池，針對(duì)方形電芯采用扁平化和減薄的設(shè)計(jì)，成組時(shí)電芯可以直接充當(dāng)電池包的結(jié)構(gòu)件，提高電池的空間利用率。
此外，刀片電池使用鐵鋰正極，并采用疊片工藝，能夠在降低電池內(nèi)阻的同時(shí)進(jìn)一步提高能量密度。在針刺實(shí)驗(yàn)中，刀片電池?zé)o明火、無(wú)煙。
特斯拉的4680大圓柱電池則在2020年9月推出，形態(tài)為圓柱狀，相比其前代2170電池，直徑直接翻倍，大尺寸的電芯降低了pack系統(tǒng)的管理難度，同時(shí)可以減少結(jié)構(gòu)件和連接件的成本，度電成本降低約14%。
同時(shí)4680采用了激光雕刻的無(wú)極耳技術(shù)，無(wú)極耳結(jié)構(gòu)使得電子運(yùn)動(dòng)距離大大縮短，內(nèi)阻減少，讓更安全、更高容量電芯成為可能，能量密度可達(dá)300Wh/kg，同時(shí)可帶來(lái)更高的輸出功率與更好的快充性能，在15分鐘內(nèi)可將電池電量從0充至80%，功率密度峰值可達(dá)1000W/kg以上。
來(lái)源：中金公司
而在材料的選擇上，特斯拉和比亞迪也都選擇在其原先的道路上一條道走到黑：4680仍采用三元正極，刀片電池仍沿襲比亞迪的磷酸鐵鋰。
對(duì)于主機(jī)廠來(lái)說(shuō)，在電芯之后，才是電池pack的創(chuàng)新。
刀片電池選擇的方案與寧德時(shí)代一樣，選擇CTP（Cell to Pack）方案，也就是取消模組環(huán)節(jié)，將電芯集成在電池包上，但保留電池托盤、上蓋板的設(shè)計(jì)。
當(dāng)然比亞迪還選擇了另外一種CTB（Cell to Body）方案，于今年5月的海豹車型上推出，這種方案將刀片電池的上蓋與車身底板集成于一體，取消了單獨(dú)的上蓋板設(shè)計(jì)，但仍然保留了底部的電池托盤。
而特斯拉的4680選擇的則是CTC（Cell to Chassis）方案，直接將圓柱電芯排列在車身上形成電池艙、前后連接車身大型鑄件，電池上蓋代替車身地板，可減重10%，增加14%的續(xù)航。
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寧德時(shí)代的最優(yōu)解
但作為第三方電池廠商的寧德時(shí)代，目前其麒麟電池只是在pack上做出創(chuàng)新，并沒(méi)有涉及電芯層面。
同時(shí)，寧德時(shí)代沒(méi)有做出材料all in的選擇，其pack與兩家all in原方向的主機(jī)廠有很大不同，它既可以適配三元正極的電芯、也可以適配鐵鋰的電芯。
來(lái)源：中金公司
從性能對(duì)比來(lái)看，寧德時(shí)代的麒麟電池與特斯拉的4680 CTC方案相對(duì)更占優(yōu)。
但有一個(gè)事實(shí)很明顯，在主機(jī)廠和電池廠的選擇之間，有著不容忽視的分野：
主機(jī)廠可以任性沿著此前的道路一直走，但電池廠作為第三方供應(yīng)商，則必須要為未來(lái)可能出現(xiàn)的新技術(shù)方向和不同主機(jī)廠的需求留出足夠的彈性與適配空間，否則將會(huì)把自己放入死胡同。
因?yàn)橹鳈C(jī)廠下場(chǎng)做電池，幾乎不需要做出任何妥協(xié)，他們找準(zhǔn)自己的方向后只需要自身有足夠的汽車銷量做支撐，就有一頭沖進(jìn)去的底氣。
同時(shí)，他們自身可以掌握從電芯到底盤的一體化開(kāi)發(fā)，幾乎不需要和其他廠商合作打磨。
然而作為第三方供應(yīng)商的電池廠則不同，技術(shù)的寸土之間就是戰(zhàn)場(chǎng)勝敗的分別。
作為行業(yè)的領(lǐng)頭羊，在自身研發(fā)能力、成本控制的基礎(chǔ)之上，寧德時(shí)代還必須要做好與主機(jī)廠關(guān)系的平衡。
一方面，它需要考慮不同能力的主機(jī)廠外購(gòu)電池時(shí)的適配需求，另一方面它還需要考慮大客戶自建電池生產(chǎn)線保留自身話語(yǔ)權(quán)的需求。
只進(jìn)行pack的革命性創(chuàng)新，而不包含電芯的一體化，使得寧德時(shí)代能夠在保證后續(xù)具有和實(shí)力派主機(jī)廠共同研發(fā)電芯空間的同時(shí)，也能夠保證為中小主機(jī)廠提供足夠使用的電池供應(yīng)，還能夠適應(yīng)不同材料的變化。
當(dāng)然，主機(jī)廠選擇一條道走到黑的最大隱患在于“開(kāi)放性”與同行競(jìng)爭(zhēng)，自身電池能否獲得其他車企的認(rèn)可才是最大的難題。
但就目前來(lái)看，刀片電池已經(jīng)斬獲了一批鐵鋰道路上的“友商”為后續(xù)的進(jìn)一步“開(kāi)放”打造了良好基礎(chǔ)：一汽旗下的紅旗E-QM5全系配備刀片電池、現(xiàn)代汽車、長(zhǎng)安純電，福特和奔馳也正在路上。
特斯拉的4680則因?yàn)楠?dú)樹(shù)一幟及此前《動(dòng)力電池不會(huì)等待歐美》中曾經(jīng)提過(guò)的“歐美的新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后”等原因，仍顯落寞。
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走向標(biāo)準(zhǔn)化
拋開(kāi)主機(jī)廠選擇的電芯pack一體化創(chuàng)新不談，僅就系統(tǒng)創(chuàng)新而言，CTP或許也是寧德時(shí)代這樣的第三方電池廠商的最優(yōu)解。
目前主流的集中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方案，整體都是去模組化和去集成化的。
但除了CTP外，CTB、MTC和CTC都是更適合主機(jī)廠選擇的方案，因?yàn)樗鼈兌家蠛蛙嚿硇纬刹煌潭鹊摹耙惑w化”，并不適合追求標(biāo)準(zhǔn)化的第三方廠商。
而CTP則保留了電池底盤和和托盤設(shè)計(jì)，將電池與車身分離，未來(lái)有助于進(jìn)一步推動(dòng)鋰電池標(biāo)準(zhǔn)化，并推動(dòng)換電等新商業(yè)模式。
寧德時(shí)代此前推出的“巧克力換電塊”，采用的也正是CTP技術(shù)，能量密度超160wh/kg，單塊電池可提供約200km續(xù)航。
因此寧德時(shí)代的思路已經(jīng)很明確：在主機(jī)廠下場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)之后，它幾乎要以一己之力承擔(dān)起帶領(lǐng)動(dòng)力電池廠商走向行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的重任。
除了技術(shù)優(yōu)勢(shì)解決“平衡安全與續(xù)航”的痛點(diǎn)、走向標(biāo)準(zhǔn)化之外，CTP也能夠降低度電成本。
在2020年新時(shí)代證券的一份研報(bào)的測(cè)算中，數(shù)據(jù)顯示 CTP技術(shù)可以使得車用度電成本下降16%。
而中金公司一份最新的研報(bào)則顯示，CTP技術(shù)減少了模組側(cè)板等結(jié)構(gòu)件并簡(jiǎn)化內(nèi)部線纜，減輕車身重量的同時(shí)降低電池包成本。
如據(jù)特斯拉估算，采用CTC+一體化壓鑄技術(shù)后，可節(jié)省370個(gè)零部件，為車身減重10%，將每千瓦時(shí)的電池成本降低7%。
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尾聲
在動(dòng)力電池的競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)入深水區(qū)，政策與產(chǎn)能的限制正變得越來(lái)越小之時(shí)，技術(shù)革新與標(biāo)準(zhǔn)化成為了最為關(guān)鍵的考量指標(biāo)。
在新能源世界的主機(jī)廠正在越來(lái)越深入地進(jìn)入動(dòng)力電池腹地之時(shí)，龍頭車企相比于二線廠商當(dāng)然仍具備優(yōu)勢(shì)，但其領(lǐng)地不可避免地正受到侵犯。
寧德時(shí)代仍然昂起頭顱，選擇用自己的方式對(duì)抗來(lái)自下游的入侵。
CTP技術(shù)就是其手上的一把亮劍，將電池包與巧克力換電塊融為一體，共同為行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化出一份力，并保持住在深度合作的下游中的市場(chǎng)份額。
但面對(duì)洶涌而來(lái)的車企，寧德時(shí)代的前路依然充滿挑戰(zhàn)。
