货拉客论坛 发表于 2024-3-1 13:03:21

该轮到中国动力电池被国外追赶了

在中国新能源行业崛起的进程 中,技术一直是最重要的赛场。
6 月 23 日,宁德时代正式以一段不满4分钟的视频宣布 了其第三代CTP技术。官方将这种技术命名为“麒麟电池”。虽然视频自己 异常 简短,并且 充斥 了各类 动力电池技术名词,但“麒麟电池”的涌现 再次证明了一个事实——中国动力电池企业的技术实力已经站稳全球第一梯队,不仅在生产范围 上,就连技术上也已经开始超出 日韩前辈。



宁德时代官方就在视频中将“麒麟电池”与之前动力电池领域的“国外标杆”4680进行了比较 ,从电池症结 的5年夜 性能(能量密度、快充性能、导热效率、系统集成效率、平安 性)来看,“麒麟电池”高了不是一点半点。
究竟应该如何理解宁德时代这次的技术立异 ?这次立异 又折射出中国新能源汽车行业怎样的成长 状态?
中国锂电池从来不跟风,而是要直接掰手腕
回顾全球锂电池技术的成长 ,中国一直是“后来者”。目前全球动力龙头之一的松下从1970年(至今已超50年)就已经开始生产锂电池;而宁德时代的起点即便算上消费电子时代,顶多只能追溯到1999年,两者相差近30年。
“后来者”的劣势,也强迫 宁德时代从一开始就走上了更“艰难”的成长 路线。


先拿电池外形来说,虽然在普通人看起来只是年夜 小和形状的不合,但它会显著地影响到电池的性能表示 。日韩系厂商从消费电子时代就牢牢占据圆柱电池赛道,先天就拥有一致性更好(电池单体差别 小)、力学结构强(更平安 )、能量密度高(电池单体容易卷绕填满)等特点。
也正是因为这些优点的存在,让特斯拉在2008年选择了松下的18650(直径18毫米、高度65毫米)电池。而特斯拉2年前(最近才开始量产)宣布 的4680(直径46毫米,高度80毫米),基本可以看作18650的全面升级版本,不仅个头变年夜 了(单个容量变年夜 ),在结构上也实现了一系列立异 (无极耳等)。



相比之下,因为圆柱电池赛道“阻碍”重重的中国动力电池企业,包含 宁德时代,走上了年夜 体积方形电池的成长 路线。这种电池虽然看起来是方形的,但内部实际上依旧是一个卷绕起来的结构,弗成 避免地导致一致性挑战年夜 (已被高度自动化的机械生产方法 解决)、能量密度稍低(内部边角体积不一定全部被利用)。
我们上面比较 的对象都是单个电池的情况,当到了“把电池装进车里”这个环节,方形电池和圆柱电池的优劣势就完全转换了过来。
圆柱形电池无论怎么“拼”,电池与电池中间都邑 有年夜 量的间隙,为了赞助 电池散热,散热的管道还必须弯曲成贴合电池的连续曲面(如特斯拉电池结构图),反过来导致了电池包(就是把电池全部装在一起形成一个年夜 盒子,再装到车上)的设计异常 庞杂 ,系统的能量密度进一步折损。
而当轮到方形电池,拼就显得太简单了,因为所有面都是平面,电池与电池之间也不存在不规矩 的间隙,散热的管道也能够完全依照 直线安排 ,让电池包内的空间利用变得更高效,从而抵消了电池包环节的先天劣势。
而这次“麒麟电池”所代表的CTP(Cell to Pack)技术,说白了就是对“方形电池装到电池包”这一年夜 环节的进一步优化。
传统的电池在装进电池包之前,还会先组合成模组。模组中除了电池还会有控制、导电连接、塑料框架、冷却装置等,都邑 占据额外的体积。而模组与模组之间还会留有一定的间隙,留给紧固件、横梁、纵梁等物理结构。去失落 模组,意味着对这些多余结构开刀,同样的体积自然可以塞进更多的电池。



以目前动力电池行业的实际产品表示 来比较 ,有模组的动力电池体积利用率年夜 概是40%,2019年宁德时代的第一代CTP技术已经将体积利用率提升到了55%,而到了这顺序 递次 三代的“麒麟电池”,宁德时代已经将体积利用率提到了惊人的72%。
简单点说,跟有模组的普通电池比起来,“麒麟电池”在同样的体积内足足可以塞下1.8倍的电池容量,让最终的车辆续航里程实现接近80%的增加。
对于早就“脸贴脸”的圆柱电池来说,并不存在“麒麟电池”这样的升级空间,即就是 最“先进”的4680,整体的体积利用率也不过63%。这一根天性 的差距,再叠加上宁德时代成熟完善的方形电池产品,最终让“麒麟电池”可以在同等体积下比4680多塞进13%的电量,在使用三元锂电池的情况下,系统能量密度可以达到255Wh/kg,赞助 纯电汽车实现1000公里续航。
当然,作为一个庞杂 的汽车子系统,动力电池包也并不只是把曩昔 多余的器械 全部去失落 ,直接把电池“堆”进去就完事了。宁德时代在“麒麟电池”引入了一项名为“多功能弹性夹层”的技术,通过单个结构完整解决了电池单位 隔热(隔热垫)、散热(水冷系统)、结构强度(横纵梁)的综合需求,成为提升“麒麟电池”系统能量密度的最年夜 功臣。



从宁德时代颁布 的视频中来看,这一装置是多道、空心、可横向压缩变形的金属结构。不仅将每一层的电池单位 间离隔 来,同时还相当于为整个电池包增加了数十道横向的加强筋,能够年夜 幅增加侧面碰撞的平安 性。
可横向压缩变形这一点也年夜 有学问,电池包的电芯在运转的进程 中会产生 温度的变更 ,其尺寸也会相应变更 。曩昔 的做法是空出一个间隔,让它们互相不碰上,而在“麒麟电池”电池中,宁德时代则是让整个夹层自己可以伸缩。
其空心的结构中直接流有冷却液,对每一个电池单位 形成“两面夹击”,从而获得远跨越 去方形电池“上下夹击”(接触面积更小)的散热效果。因为这份精彩 的散热效果,“麒麟电池”还在快充性能上进一步提升,达到了惊人的“4C”(1小时充斥 次数,也就是15分钟充斥 )充电速度,它同时还能在5分钟内完成热启动,并且在10分钟内充入80%的电量。



值得特别一提的是,宁德时代已经于今年4月对“多功能弹性夹层”装置申请了创造 专利,显然是其最新的自研结果 。
依照 宁德时代官方颁布 的计划 ,“麒麟电池”将于明年量产,届时装备这种电池的全电新能源车不仅容量将有起码40-50%的提升,同时还能拥有15分钟快充、更年夜 车内空间等一系列优势,极有可能在全球新能源家当 掀起动力电池的新一波变革。
被追赶的,已经换成了宁德
最近几年在不经意间,锂电领域“中国追逐日韩”的态势,已经转变为了“日韩追逐中国”。宁德时代在乘用车锂电池市场中的长足成长 就是最好的例子。



截至2021年,宁德时代已经连续五年“占领 ”全球最年夜 动力电池企业的宝座。2021年装机量达到96.7GWh,同比增加了167.5%,全球市场份额也进一步增长,从2020年的24.6%增长到了32.6%。
多增长的8%市场份额,主要来自日韩“老二”、“老三”的LG和松下。2020年,宁德时代和LG化学对特斯拉上海工厂的供货比为2:8,这个数字到了2021年,直接“倒”过来酿成 了7:3。特斯拉的这一“倒戈”行为,显然是宁德时代综合竞争力的最好体现。
在已经站稳全球、国内动力电池市场占有宝座的前提下,宁德时代其实还在进行着自己的扩张计划,只不过下一步的目标直接跳到了欧洲。
宁德时代在德国图灵根州的第一座海外工厂,在今年4月已经获得了本地 政府发放的生产许可证。这座工厂生产的动力电池,年夜 概率将供给 给德国境内三家全球车企龙头:奔驰、宝马、年夜 众。
通过与更多国际车企的深度合作,宁德时代必定 也将从国内新能源汽车市场走向全球新能源汽车市场,迎来更高速的成长 。
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