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关于CTP电池包

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-10-25  来源:汽车商业评论
  9月29日,有某动力电池公司股民在该公司股吧留言:你们在CTP电池包方面技术开发有没有安排?相关技术开发进展到哪一步?什么时候可以装车?
 
  如此直击灵魂的三连问,隔着屏幕都能感受到这位股民内心的焦虑。他的焦虑,应该跟三日前的一个发布会有关。
  9月26日,北汽集团党委书记、董事长徐和谊(右)和宁德时代董事长曾毓群共同为首款CTP电池包揭幕(左)
 
  9月26日,北汽新能源与宁德时代在北京召开发布会共同宣布,全球首款CTP电池包正式亮相,并搭载到北汽新能源EU5上。该车的动力电池系统能量密度水平达200Wh/kg,比传统电池包高出一大截。
 
  CTP到底是何方神圣?相比传统的电池包结构,CTP电池包有何不同?它会给新能源汽车行业带来怎样的改变?
 
  真正实现CTP应该是固态电池
 
  电动汽车上搭载的电池包,一般是由电芯集成为模组,再把模组装到电池包里。而CTP,即Cell to Pack,是由电芯直接集成为电池包,省去了电池模组。
 
  在一家新能源车企负责电池业务的曾浩告诉汽车商业评论,目前的CTP方案也并不是没有模组,而是有大模组和完全无模组两种形态。
 
  对于方形电池包,可能是从单排的布置变成双排的布置,从小模组变成大模组。对于软包电池包,可能一个电池包里头就4个大模组,这种叫柔性软包大模组。“这种电池包里仍然有模组存在,只不过比欧洲VDA标准化模组的尺寸要大。”
 
  2018年2月正式实施的《GB/T 34013-2017  电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》国家标准,对圆柱、方形、软包电池单体以及电池模组,给出了推荐规格尺寸。
 
  另外,德国汽车工业联合会制定的车用动力电池尺寸VDA标准也广泛被国内动力电池企业采用。
 
  而CTP方案意味着,在传统的标准化模组之外,大模组甚至无模组电池包也开始实际搭载到新能源乘用车车上。
 
  今年2019法兰克福国际车展,宁德时代展出了CTP动力电池开发平台。在北汽新能源EU5上应用,是该平台在乘用车上首次落地。
  蜂巢能源的CTP产品
 
  蜂巢能源也在法兰克福车展展出了自己的CTP电池包。蜂巢内部人士告诉汽车商业评论,他们的CTP电池包也是完全无模组和大模组两种形态都有。
 
  某动力电池企业总经理张毅认为,因为没有了标准模组的限制,相比目前常见的小模组电池包,CTP电池包广泛适用于不同车型。
 
  在曾浩看来,未来真正实现CTP,应该是固态电池。电池包里头就一个或几个模组,但是可以实现把所有的电芯在内部进行串并联,而这一点是现在的锂离子电池没法做到的。
 
  他解释道,“因为电池包内部要求的电压一旦超过一个数值,电解液就会分解,而固态电池因为没有液态电解质,所以可以在内部进行串并联,做到48伏、96伏甚至更高电压都没问题。”
 
  量大才划算
 
  CTP电池包省下了一些内部结构组件,相当于提高了电池包体积的利用率,间接地就提高了系统能量密度。
  根据宁德时代的数据,较传统电池包而言,其CTP电池包体积利用率提高了15%-20%,零部件数量减少40%,生产效率提升了50%,投入应用后将大幅降低动力电池的制造成本。
 
  更重要的是,在能量密度上,传统的电池包能量密度平均为140-150Wh/kg,而CTP电池包能量密度可达到200Wh/kg以上。
 
  此外,曾浩表示,CTP电池包的散热比目前小模组电池包要好。
 
  因为传统的电池包模组非常紧凑,又想提升能量密度,所以电池包就做得很大,这样本可以增加的隔热或绝缘材料的空间就被挤占了。“如果把它变成一个大PACK,这样空间省出来之后,像气凝胶或云母片都很容易添加。”
 
  不过,以往的小模组,如果有电芯坏掉,更换那颗电芯所在模组即可。而CTP电池包里面万一坏了,维修成本会比一般电池包高。
 
  这样,CTP电池包就对电芯的产品一致性提出了更高要求。
 
  曾浩表示,目前他们自己研发的电池包已经搭载到数百辆车上,还没有发生过一起因为电池单体损坏造成电池不能用的情况。他认为,“电池包的质量跟大小模组没有关系,关键还是看电芯本身的一致性。”
 
  对于车型来说,因为结构更加紧凑,体积可以做得更加小,CTP电池包的适应性更强。
 
  不过,张毅表示,采用CTP技术,电池未来开发的灵活性要受限。“一旦这个东西定型之后,PACK就不能有大的改动。因为改动会带来成本增加,意味着配一款车就要重新做一遍模组的实验,做一遍电池包的实验。”
 
  而小模组方案因为模组本身已经做过验证了,只不过根据不同的容量需求,增加一个模组还是减少一个模组而已,相对于CTP方案,开发工作量要小很多。
 
  因此,张毅认为,“如果量小的话,做大模组就没有意义。但是反过来讲,如果量特别大,做CTP是最划算的。”
 
  关键在电芯而非模组
 
  其实,这种CTP电池包也并非新物种,大巴车上早就搭载过。有动力电池从业者甚至表示,这个东西“不神奇”,“就是大巴那个东西弄了个神奇的英文缩略词显得高大上一些”。
 
  只不过,这种电池包以前在乘用车上少有。那现在为什么在乘用车上逐渐有了应用呢?
 
  曾浩告诉汽车商业评论,因为对于这种CTP方案,目前电池供应商和新能源车企都有需求。
 
  因为PACK要比模组要赚钱,而电池供应商只有转变为CTP方案,之后才有机会去做整个PACK。电动汽车面临成本压力和能量密度压力,而CTP方案正好为降本增效提供了一个解决思路。
 
  根据曾浩的说法,CTP方案能把动力电池系统能量密度提升10%-15%,另外还有5%-10%的降本空间。
 
  不过,他也表示,动力电池要提高能量密度,主要还是从电芯正极材料上做文章,结构的优化只是辅助手段。
 
  通过结构的优化来提升能量密度的空间是有限的。在最近的工信部新能源车型推荐目录中,已经有采用传统小模组电池包而系统能量密度达到180Wh/kg的车型,与CTP电池包的能量密度差距并不大。
 
  张毅也持有类似观点,他说:“降低成本,提升密度,核心还是在电芯本身,而不在于模组。”
 
  他所在的公司在原来的标准化模组之外,也已经有了CTP方案,计划在下一代电池包上采用。而且,他还表示,基本上动力电池企业也都有相关技术的储备。
 
  那么,未来,这种CTP电池包会逐渐替换传统小模组电池包吗?
 
  曾浩认为,还不一定,因为大小模组各有利弊。张毅认为,这个问题还需要等待市场验证。
 
关于我们:中国化学与物理电源行业协会(China Industrial Association of Power Sources,缩写CIAPS) 是由电池行业企(事)业单位自愿组成的行业性、非营利性的社会组织,主管部门为工业和信息化部。协会成立于1989年12月,现有460多家会员单位,下设碱性蓄电池与新型化学电源分会、酸性蓄电池分会、锂电池分会、太阳能光伏分会、干电池工作委员会、电源配件分会、移动电源分会、储能应用分会、电池设备分会、动力电池应用分会等十个分支机构。
本会服务范围包括:铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、氢镍蓄电池、锌锰碱锰电池、锂一次电池、锂离子和锂聚合物电池、太阳电池、燃料电池、锌银电池、热电池、超级电容器、温差发电器及其他各种新型电池、电池系统解决方案,以及各类电池用原材料、零配件、生产设备、测试仪器和电池管理系统等。

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