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电池集成化技术方案分析
来源:中国汽车工业信息网    作者:朱培培   发布时间:2022/02/17   浏览:()次


  1. 去模组化的Pack创新CTP技术


  CTP无模组Pack技术有效提升空间利用率、降低零部件数量,已成为行业主流趋势,而采用叠片工艺的长薄电芯显著提升体积能量密度,并在散热、降低膨胀方面有明显优势。


  CTP无模组设计要点:①无模组设计:单体电芯直接布置在箱体内;电芯与BMS控制组件连接;简化电池包组装工艺。②散热板设计:各散热板内部具有沿宽度方向延伸的散热通道;散热板直接与电芯大面积接触。


  以宁德时代和比亚迪两家动力电池龙头企业相继发布在动力电池领域的成组技术创新,宁德时代推出 CTP(Cell to Pack)技术,而比亚迪则推出了刀片电池技术。宁德时代和比亚迪的上述新技术的原理共同点在于,通过去模组化减少不必要结构件的用量,实现轻量化,从而提高体积密度和能量密度。


  比亚迪:刀片电池制作依赖于CTP 技术,基于磷酸铁锂技术的创新,具有启动放热温度高、温升慢、产热少、不释氧等优点。能将电池容量提高20%~30%,电池寿命延20%~30%。


  蜂巢能源:电芯在线堆叠,测试后直接放入电池盒,大大减少流动过程,减少模块传统的框架焊接过程。与传统590模组相比,CTP第一代减少24%的零部件,第二代成组效率提升5-10%,空间利用率提升5%,零部件数量再减少22%。


  宁德时代:将一个大的模块通过若干个塑料散热片分割成小空间,与传统电池相比,CTP电池组的容量利用率增加15%~20%,零部件的数量减少了40%,生产效率提升了50%,电池的能量密度提高10%~15%。


  2. CTC集成方案


  CTC电池集成方案是直接将电芯集成在地板框架内部,将地板上下板作为电池壳体。它是CTP方案的进一步集成,完全使用地板的上下板代替电池壳体和盖板,与车身地板和底盘一体化设计,从根本上改变了电池的安装形式。


  宁德时代CTC技术:2021年1月,宁德时代中长期战略规划重点提出将于2025年前后正式推出高度集成化的CTC电池技术,CTC电池技术2028年前后有望升级为第五代智能化的CTC电动底盘系统。宁德时代的集成化CTC技术不仅会重新布置电池,还会纳入包括电机、电控、DC/DC、OBC等动力部件;智能化CTC技术将进一步通过智能化动力域控制器优化动力分配和降低能耗。


  特斯拉、沃尔沃、大众等纷纷提出CTC技术路线:2020年9月,特斯拉电池日上发布结构性电池。马斯克表示采用CTC技术后,配合一体化压铸技术,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%。2021年7月,在沃尔沃和大众集团举办的战略发展大会上,两家传统车企都不约而同地提及CTC,和特斯拉一样要把CTC作为未来技术路线的重点方向。


  3. 从传统技术到CTC的技术对比分析


  从动力电池层面讲,技术进步主要在于电芯和 Pack的结构创新上。电芯结构创新主要指从锂离子电池体系向固态电池体系的过渡,而Pack结构创新主要指 CTP(cell to pack)等新型成组技术。
 


  CTC电池技术的空间利用率最高,对于电池电量的提升有显著效果,同时需要考虑如何实现密封和电池承载载荷。CTC还是一个在现有电池本身技术不变的条件下,最有效提升电量的方案。


  未来,随着车型平台化需求旺盛,为有效降低成本和开发周期,电池技术向集成化方向发展将成趋势,CTC技术方案或成企业规划重点。

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