从麒麟电池看新能源产业中电池技术的突破和难点

图片来源：宁德时代公众号

今年六月，宁德时代正式发布第三代CTP（Cell To Pack）技术，同时宣布搭载该技术的“麒麟电池”将于明年量产上市。据官方介绍，麒麟电池体积利用率突破了72%，能量密度可达到255Wh/kg，理论上可使车辆续航实现1000公里。通过全球首创的电芯大面冷却技术，麒麟电池可支持5分钟快速热启动及10分钟快充。

对于电池厂商而言，提高技术水平无外乎两条路，一是在结构上创新，二是在材料上创新，而仍属锂电池的麒麟电池就是在电池结构上创新的具体体现。

本文将结合麒麟电池的产品亮点对目前电池研发制造领域的技术突破和难点进行简单阐述。

什么是CTP

一般来说，电动汽车上配备的电池组由电池组组装成模组（Module），然后模组安装在电池组（Pack）中，形成电池组-模组-电池包的三级装配模式。而CTP，也就是Cell To PACK（电池-电池包），是将电池直接集成到电池包中，从而省去了中间的模组架构，简化了PACK的结构，提高了空间利用率。

目前CTP有两种技术路线，一种是以大模组替代小模组的方式，另一种完全无模组方式。麒麟电池的第三代CTP技术采用的是大模组方案，其主要亮点是将模组与模组通过一种套筒的连接方式紧贴在一起，同时套筒下有固定装置与整车相连，这样整个模组简化了结构，也实现了轻量化。

麒麟电池，图片来源：宁德时代公众号

同时麒麟电池通过将电芯倒置，以及将水冷功能件从底部挪到电芯中间，并将水冷、隔热和横纵梁集成，从而提升了电池包的集成度，空间利用率得到了进一步提升。加上其温控系统以及导热系统的先进性，麒麟电池可以达到4C充电标准，号称拥有10分钟充满80%的快充能力（C的定义：通常，电池的充放电倍率被用作C来表示。对于放电，4C放电表示电池4个小时完全放电时的电流强度。对于充电，4C表示在给定的电流强度下，充满电池400%的电量需要1个小时，即在给定的电流强度下15分钟电池能够完全充电。4C是目前兼具性能提升和电池技术承受能力的最优解。）。

第三代CTP技术优势主要有三点：第一，CTP 电池包因为没有标准模组限制，可以用在不同车型上，使用广泛；第二，减少内部结构组建，CTP 电池包能提高体积利用率，系统能量密度也间接提升；第三，其散热效果要高于目前小模组电池包。

但 “一体化”“大容量”也会给麒麟电池带来以下的劣势：1、该技术将电池组与底盘进行了一体化操作，导致无法换电；2、一旦单个电芯发生故障，就会涉及到更换整个电池包，而不是之前只需更换某一个模组，维修成本会大幅增加；3、为了实现麒麟电池的快充属性（10分钟80%），搭载该电池的新能源汽车可能需要专用充电桩，充电桩的普及率带来的相应问题。

高能量密度与大功率密度

相比于市场上的其他电池，麒麟电池的优势可以总结为三点：容量大、充电快和安全性高。

针对前两点，容量大即能量密度高，充电快即功率密度大。能量密度是指在一定的空间或质量物质中储存能量的大小，功率密度是指电池输出的功率与其重量之比。理想状态下，这两项参数越高，锂离子电池性能越好。然而，高能量密度与大功率密度理论上存在矛盾。

据了解，高能量密度通常意味着电池单体活性物质载量比较高，电极比较厚，从而具有较长的锂离子传输路径，限制充放电倍率。因此，为提高石墨负极的倍率性能，传统的策略通常是将石墨电极做到多孔或变薄。但是，这些方法往往就会牺牲所制备电池的能量密度。（中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心特任副研究员卢磊磊在《中国科学报》上进行的解释）。

CTP技术的原理是通过提升空间利用率，间接提升电池的能量密度，那目前有没有可能通过改变电池内部材料直接提升能量密度呢？

答案是肯定的。今年五月，中国科学技术大学俞书宏院士团队与姚宏斌、倪勇教授团队合作，致力于解决锂离子电池高能量密度与快充性能之间的矛盾，提出并制备出一种新型双梯度石墨负极材料，在保持高能量密度的基础上，实现了锂离子电池分别在5.6分钟和11.4分钟从零充电到60%和80%。（相关成果发表于《科学进展》）。

新能源车成为主流？

由于环境问题的影响，新能源汽车所带来的各类话题不绝于耳，与汽油车的主流之争便在其中。能够通过电池的技术革新在减少污染的基础上最大程度的完善车辆的功能与属性，这也是新能源汽车与汽油车竞争的主要优势。

但同时也应该认识到，目前汽车电池的技术并没有实现跨越式的发展。包括麒麟电池在内，目前市场上主流的汽车电池本质上仍属锂电池，而锂电池的发展已历经50余年，各电池厂商（汽车厂商）的竞争主要是在物理结构层面上的竞争，即在电池结构的优化合理上做文章。各种技术升级，其实只是在传统的锂电池的基础上往前更跨一步，要实现电池里程碑式的发展，可能还是要等到一些新材料的应用（上文提到的新型双梯度石墨负极材料便是其中之一），或者新的电池形式应用出来之后。

其次，汽油车的诞生至今已有一百余年历史，从技术的成熟、城市相关系统的完善和产品链的建设等各方面来看，对于新能源汽车行业的发展而言，无疑都是一座座大山。电池的技术革新能够为新能源汽车行业带来一定的进步，但是想淘汰油车，成为汽车行业的主流，整个新能源产业的各个环节均任重而道远。

资料来源：

https://www.xianjichina.com/news/details_292740.html

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1736870074821981959&wfr=spider&for=pc

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1736889705778722385&wfr=spider&for=pc

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1659430840422716055&wfr=spider&for=pc

https://xueqiu.com/7697110006/223801504

https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_18793897

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1736414169906250744&wfr=spider&for=pc

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1736422690479507226&wfr=spider&for=pc

https://baike.baidu.com/item/%E9%87%8D%E9%87%8F%E6%AF%94%E5%8A%9F%E7%8E%87/22826701?fromtitle=%E5%8A%9F%E7%8E%87%E5%AF%86%E5%BA%A6&fromid=1595397&fr=aladdin

https://baike.baidu.com/item/%E8%83%BD%E9%87%8F%E5%AF%86%E5%BA%A6/8994141?fr=aladdin

图片来源于网络

本文来自投稿，不代表恒远汽车立场，如若转载，请注明出处：https://www.cdgtzz.com/jsjd/7024.html

从麒麟电池看新能源产业中电池技术的突破和难点

相关推荐