鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：390次 | 2023年11月06日
CATL和比亞迪電池集成技術(shù)橫向比較分析
很顯然，在政策與成本競(jìng)爭(zhēng)的雙重倒逼作用下，新能源技術(shù)需要不斷向低成本、模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化演進(jìn)。
而技術(shù)成本的下降在此時(shí)絕非壞事，包括貴金屬材料成本、研發(fā)和制造成本的降低，會(huì)大幅減輕整車(chē)的規(guī)劃壓力，一方面給品質(zhì)提升預(yù)留更大空間，一方面保持價(jià)格優(yōu)勢(shì)，提升整體性?xún)r(jià)比。
實(shí)際上，特斯拉Model3所采用的基于21700集成化大模組已經(jīng)展現(xiàn)出了這種趨勢(shì)的效果，相對(duì)此前Model3僅電池成本就降低了35%，這在很大程度上幫助Model3成為全球市場(chǎng)的重磅炸彈。
（Model3大模組解剖圖）
而作為國(guó)內(nèi)新能源技術(shù)的輸出者，寧德時(shí)代和比亞迪都已經(jīng)在這股趨勢(shì)之上，發(fā)布了自己的電池集成化技術(shù)。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
寧德時(shí)代CTP（CellToPack）技術(shù)路線基于高鎳三元鋰架構(gòu)，其核心是減少了模組數(shù)量，直接由多個(gè)大容量電芯組成標(biāo)準(zhǔn)化電池包，再靈活堆疊組成更大的電池模塊，適應(yīng)不同車(chē)款的儲(chǔ)能需要。
而比亞迪的刀片電池則基于其所擅長(zhǎng)的磷酸鐵鋰技術(shù)，電池單體同樣向大容量進(jìn)化，但電芯形狀更加扁平、窄?。ㄩL(zhǎng)邊可以定制變化，單體最大穩(wěn)定長(zhǎng)度可以達(dá)到2100mm），因此形象化的取名刀片。多個(gè)刀片捆扎形成電池包模塊，通過(guò)少數(shù)幾個(gè)大模組的組合成電池模塊。
兩種技術(shù)狀態(tài)在減少模組結(jié)構(gòu)、提升封裝效率上可以說(shuō)是殊途同歸的，大幅減少單體連接線束以及相關(guān)的流程工藝成本，大幅度提高成組效率（能量密度），不過(guò)從應(yīng)用角度來(lái)看，還是能發(fā)現(xiàn)一些區(qū)別。
01、從結(jié)構(gòu)耐久性上看
作為布置在車(chē)底的大質(zhì)量單體部件，電池模塊必須考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度對(duì)于復(fù)雜用車(chē)環(huán)境的適應(yīng)性。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱(chēng)電壓：28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
側(cè)向碰撞的抵御能力是最顯而易見(jiàn)的需求，而往往廠家通過(guò)電池包外殼的結(jié)構(gòu)和材料運(yùn)用提升這一方面的能力。
不過(guò)，對(duì)于長(zhǎng)期使用的私家車(chē)而言，普遍采用非承載式車(chē)身，沒(méi)有大梁，電池結(jié)構(gòu)還需要能夠承受車(chē)身反復(fù)形變帶來(lái)的長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)力變化。
（電池包受扭轉(zhuǎn)力仿真模型圖）
通過(guò)結(jié)構(gòu)分析，我們可以看到，寧德時(shí)代CTP技術(shù)因?yàn)榭紤]到體積封裝效率的最大化，大模組之間的連接可靠性更容易受到對(duì)角線反復(fù)切應(yīng)力的影響，對(duì)于高壓線束和冷卻系統(tǒng)的連接挑戰(zhàn)比較大，長(zhǎng)期使用的可靠性有待驗(yàn)證。
而比亞迪刀片電池實(shí)際上仍然保留了模組封裝和電池包封裝的整體構(gòu)型，同時(shí)從專(zhuān)利圖可見(jiàn)，其電池包封裝將有可能根據(jù)車(chē)型需要，預(yù)留形變空間，避免超薄大電芯直接受力。
從結(jié)構(gòu)耐久性上看，比亞迪刀片電池封裝更容易做出可靠的產(chǎn)品。
不過(guò)，這樣的保險(xiǎn)結(jié)構(gòu)也會(huì)帶來(lái)其他問(wèn)題，從目前公布的數(shù)據(jù)來(lái)看，比亞迪采用體積功率密度作為衡量指標(biāo)，而沒(méi)有公布大家已經(jīng)普遍使用的重量功率密度數(shù)據(jù)，可以猜想其結(jié)構(gòu)重量疊加鐵電池本身的比能不高效果，導(dǎo)致其在工信部標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量平臺(tái)上重量功率密度并沒(méi)有顯著突破，根據(jù)之前的信息預(yù)計(jì)，刀片電池成包重量功率密度可能達(dá)到180Wh/kg左右，處于目前的主流水平。
02、從結(jié)構(gòu)匹配性上來(lái)看
寧德時(shí)代作為單一的電池和相關(guān)技術(shù)供應(yīng)商，需要面對(duì)更多產(chǎn)品配型的考慮。
不過(guò)，從目前的專(zhuān)利細(xì)節(jié)上看，CTP大模組的高度是不可改變（而且并不夠輕?。?，同時(shí)需要配套配型外殼，以適配安裝在不同的車(chē)型上。
這樣的結(jié)構(gòu)需要整車(chē)廠家在產(chǎn)品規(guī)劃上相應(yīng)作出調(diào)整，而比較困難的問(wèn)題在于目前還沒(méi)有大規(guī)模銷(xiāo)量作為開(kāi)發(fā)的支撐，廠家針對(duì)單一電池供應(yīng)商的配型需要做設(shè)計(jì)調(diào)整風(fēng)險(xiǎn)是非常大的。
這可能也是其呼聲大，但真正計(jì)劃投產(chǎn)少的原因之一（目前已知北汽確定將會(huì)裝車(chē)投產(chǎn)）。
（寧德時(shí)代CTP電池大模組解剖圖左側(cè)為商用車(chē)大模組參照）
作為自己就生產(chǎn)新能源汽車(chē)的比亞迪來(lái)說(shuō)，刀片電池可能從一開(kāi)始就考慮到了自家產(chǎn)品的多規(guī)格適應(yīng)性需求。
刀片的窄邊做得盡量小，這就意味著在垂直高度上可以更容易適應(yīng)高底盤(pán)和低底盤(pán)車(chē)型的需要。
而在未來(lái)，更可以基于此開(kāi)發(fā)超薄底盤(pán)的多功能車(chē)，讓用戶(hù)的使用空間更多，挖掘新能源車(chē)的優(yōu)勢(shì)。
同時(shí)，我們也看到，這種超薄電池的疊壓應(yīng)用可能，這可能是為商用以及高底盤(pán)大型SUV產(chǎn)品準(zhǔn)備的，能夠存儲(chǔ)更多的能量。
03、從單體構(gòu)型特點(diǎn)上看
寧德時(shí)代CTP電池的另一個(gè)特征是單體電芯的大容量化，單體容量從最初的50Ah到現(xiàn)在的超過(guò)200Ah，大大減少了殼體的占比，同時(shí)在充放電倍率不變的情況下，采用簡(jiǎn)單的串聯(lián)結(jié)構(gòu)就可以輸出或者是接受更大的電流（提升動(dòng)力和充電便利性）。
另外，寧德時(shí)代目前公開(kāi)的資料顯示，CTP電池組仍然會(huì)采用方殼封裝，考慮到目前高鎳電池的穩(wěn)定性，這種封裝應(yīng)該是比較好的選擇。
比亞迪刀片電池的單體設(shè)計(jì)最初讓我感到有些意外。
首先，如此大的單體長(zhǎng)度并不是一種穩(wěn)固的力學(xué)結(jié)構(gòu)，受到側(cè)向力時(shí)的形變抵抗能力非常弱，而通常電池工作時(shí)會(huì)帶來(lái)內(nèi)部壓力導(dǎo)致外殼膨脹，進(jìn)而向周?chē)姵厥骸?/p>
所以在成組時(shí)不得不謹(jǐn)慎考慮間隙問(wèn)題，一方面要防震，一方面是消除側(cè)面受力，在這方面還缺少證據(jù)。
（刀片電池對(duì)側(cè)向力抵御比較脆弱）
而另外的技術(shù)挑戰(zhàn)可能來(lái)自于電芯內(nèi)部卷繞方式，猜測(cè)其內(nèi)部會(huì)采用多個(gè)電極+多個(gè)獨(dú)立卷繞單元的形式，實(shí)際上可以看做是多個(gè)小電池組成一個(gè)大電池只不過(guò)這些小電池共用一個(gè)封裝。
這對(duì)于每個(gè)單元的均一性挑戰(zhàn)非常大，因?yàn)殡姵匦阅芸倳?huì)遵循木桶原理，最差的那個(gè)決定了整體表現(xiàn)！
04、最終總結(jié)
整體來(lái)看，寧德時(shí)代CTP電池和比亞迪刀片電池是各有千秋的。
寧德CTP功率密度更高，成組效率更高，對(duì)于大多是整車(chē)廠成本控制更為友善，也更容易在重量一定的前提下，推出更長(zhǎng)續(xù)航能力的產(chǎn)品；而比亞迪的刀片電池在結(jié)構(gòu)靈活性和耐久性上更具價(jià)值和想象空間，大大增加了鐵電池的性能表現(xiàn)，讓其從商用或者是低端產(chǎn)品用，重新回歸主流，這不得不說(shuō)也是一種可觀的進(jìn)步。
而從另外的角度來(lái)看，兩者的技術(shù)架構(gòu)差異也表明一個(gè)事實(shí)，雖然兩家企業(yè)同為新能源汽車(chē)的技術(shù)輸出者，但比亞迪本身作為整車(chē)廠的技術(shù)累積是有優(yōu)勢(shì)的，這種優(yōu)勢(shì)可能不取決于單一指標(biāo)的提升，更多是對(duì)用戶(hù)環(huán)境的理解和合理化解決，我想著也應(yīng)成為其長(zhǎng)期價(jià)值的立足點(diǎn)。焉知新能源
