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导读:CTP是一种Cell To Pack的电池成组技术,其优势在于整合从电芯生产到车企PACK成组两个过程。对于这一点,宁德时代的一组数字给出了例证:零部件减少40%、体积利用率至少提升15%、生产效率提升50%、能量密度最高提升15%。
(来源:微信公众号“电池联盟” ID:zgcbcu 作者:子蕊)
一般动力电池PACK生产流程是,首先由电池厂生产电芯,提供给有能力的OEM,由OEM组装PACK,或者由电池厂直接提供PACK。最近,特斯拉申请了一项新专利,允许电池厂直接将单个电池并联形成电池子模块,然后再将这些子模块组装成车辆所需要的动力电池模块。
特斯拉还为这个组装专利设计了新的冷却方法,可以使用来冷却的液体直接经过电池组来降低电池组温度,也可以将散热片装到电池组中降温,或者用特殊的封装材料来实现降温。
宁德时代、蜂巢能源也在研发CTP
除了特斯拉,宁德时代、蜂巢能源也在进行CTP的研究和开发。
在今年的法兰克福国际车展上,宁德时代展示了最新研发的CTP动力电池开发平台。9月,宁德时代和北汽新能源共同推出了全球首款CTP电池包,北汽新能源EU5成为首款搭载该款电电池包的电动车型。
宁德时代和北汽新能源发布全球首款CTP电池包
不只宁德时代,蜂巢能源也在法兰克福车展上展出了自己的CTP电池包。
此外,比亚迪也在研发该类型的电池包。
那么,CTP有什么优势,让锂电巨头们争先布局呢?
CTP的优势何在?
综合看来,特斯拉和宁德时代都希望把电芯CELL制造和PACK制造这两个完全独立的生产流程,结合成一个过程,来达到让电池的生产更加简便高效,并且成本更低的目的。
通俗地说,电动汽车上搭载的电池包,大多是先把电芯集成为模组,再将模组装到电池包里。CTP则省去了电池模组,由电芯直接集成为电池包。
实践证明,取消模组后的效果还是不错的:宁德时代的数据显示,能量密度上,传统的电池包能量密度平均为140-150Wh/kg, CTP电池包能量密度可达200Wh/kg以上;成本上,和目前市场上的电池包相比,CTP电池包零部件数量减少40%。
而特斯拉最初要采用10多个模组,现在的 Model 3,只使用了4个大尺寸模组,冗余部件大量减少。
模组起着重要作用
CTP并非新技术,以前多用于磷酸铁锂及客车领域,现在用在了乘用车领域,采用的是三元电池。
在整个方案中,模组的作用非常重要,起的是管理集成的作用。如果取消电池模组,直接由电芯组成电池包,电池的安全隐患将大大增加。
电池模组通过串并联方式组合,作为单体电池监控和管理装置的中间连接件,电池模组必须支撑、固定和保护电芯。
此外,模组还有避免热失控,控制电芯温度等作用。
需要强调的是,目前的CTP方案也并不是完全没有模组,而是分大模组和完全
无模组两种形式。
未来属于CTP?
CTP的优势毋庸置疑:第一,和现在常见的小模组电池包相比,CTP电池包因为没有标准模组的限制,可以用在不同车型上,使用范围广泛。
第二,因为少了一些内部结构组件,CTP电池包提高了电池包体积的利用率,系统能量密度也间接提升。
此外,CTP电池包的散热效果要高于比目前小模组电池包好。
不过,电池包的质量跟大小模组并没有关系,关键还是看电芯本身的一致性。因为以往的小模组,如果有电芯坏掉,更换那颗电芯所在的模组就行了。而CTP电池包里面一旦损坏,维修成本比一般电池包还高。
一位业内人士看好CTP技术,他认为,CTP技术价格优势会吸引更多多的车企和整车厂,毕竟对磷酸铁锂电池领域来说,电池包的价格能降低0.1元/Wh已经算不少了。
还有专家表示,未来真正实现CTP,应该是固态电池。原因是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。
平心而论,通过改变电池包结构,进而提升电池能量密度的效果是有限的,想提升电池能量密度,最好的办法是提高电芯的能量密度。
虽然CTP电池包的未来还无法判断,但是电池技术的发展一直先前的,将来也会有适合各类电动汽车的电池出现,让我们拭目以待!
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