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寧德時代CTP和比亞迪刀片電池技術對比分析

發布時間:2020-02-26    點擊次數:916

文章轉自 高工鋰電網

 

核心觀點:

如果將動力電池行業比作一個江湖,那么寧德時代和比亞迪就是武功的高手。兩者分別推出的CTP和刀片電池,就好比金庸小說《笑傲江湖》里的“獨孤九劍”,各有優勢。

其中CTP技術側重于電池系統創新,利于寧德時代直接參與整車廠的電池包設計分工,強化在產業鏈中的話語權。

刀片電池,偏向電芯工藝創新,有望讓比亞迪在電池制造方面取得突破,成為 “電池技術解決方案供應商?+“整車品牌?,從而凸顯自身完備產業鏈的價值。

重點問題:

1、什么是CTP技術和刀片電池?

CTP技術是在模組結構基礎上做簡化,對電池包結構優化,在縱向或者橫向的排列方式上,通過層次分割,實現較大幅度降成本。

簡單一點理解,是直接把電芯放在整個PACK里面進行安裝,盡可能簡化模組,省掉一切不重要結構的連接。

刀片電池,則是把電芯寬度無限拉長,厚度做薄,做成900mm甚至快1m的超長電芯。其電芯出極耳方式可能采取類似軟包電池制造工藝,是兩端出極耳。與傳統方形電池相比,呈現“扁平?和“長條?形狀。

2、CTP技術和刀片電池的優勢在哪里?

CTP技術的優勢有電池包體積利用率提高15%-20%,零部件數量減少40%,生產效率提升50%,投入應用后會大幅降低動力電池的制造成本。

這種降成本的主要體現:一是模組之間的連接,第二是模組之間結構的加強,第三個是整個模組工藝層面的成本下降。

對寧德時代而言,一個方面,加強其對電池生產和售后的管理能力。第二個方面,有利于寧德時代向電池售后維修等環節滲透,跟下游整車廠之間保持更長遠和穩定合作。第三個方面,利于材料產業鏈的企業發展。

刀片電池的優勢,一體積能量密度提升明顯,較原有電池系統可提升30%以上。第二節省物料、人工費用等,成本有望降低30%。第三由于“刀片電池?更薄,散熱效果更好。

3、CTP技術與刀片電池的差別在哪里?

CTP技術和刀片電池,都在三元和磷酸鐵鋰等材料體系的基礎上,通過系統集成及工藝改進方式,來降低成本和提升能量密度。

兩者主要差別在于,寧德時代在102Ah、150Ah電芯成本不變的基礎上,利用CTP技術實現系統降成本,完全參與到整個電池包的設計過程,進而擁有與整車企業的議價能力。刀片電池則為比亞迪自主設計開發,具備完善的知識產權,技術創新性更強一點。

4、CTP技術和刀片電池技術劣勢是什么?

CTP核心劣勢是制造層面的吊裝、固定、維修方面技術難度大。對于絕大多數車企來講,尤其像特斯拉這種把78度電分成4個模組(按模組維修可能更保險一些),如果用CTP技術,整個電池包后續的維修會比較困難。

刀片電池劣勢是電芯長度太長,在實際設計、制造和應用上,技術挑戰和難度很大。尤其是在電芯后續的改進、良品率、產品質量把控方面,如果急于冒進,存在一定風險。

對比寧德時代的CTP技術,比亞迪的刀片電池實現難度還要更大一點,技術創新性更強,對電芯工藝的改進要求更高一些。

5、CTP技術和刀片電池發展歷程是什么?

自2019年下半年以來,電池行業降本增效的需求高漲,整個產業鏈都迫切地尋求突破之路。

寧德時代主推CTP技術,通過低成本推廣戰略,提升電池系統能量密度的方式,相當于綁定整車廠的電池設計、制造、后續維修,直接參與整車廠的電池包設計分工。當然這也是寧德時代對整個自產電芯質量有信心的體現。

原因是CTP對應的每個電池包大小結構都不一樣,屬于非標自動化設計。

寧德時代的推廣方式,是先從國內的戰略合作伙伴開始,然后普及到一些小車企,再推到外資企業。然而對外企而言,由于其投入了大量的模組,PACK產線的制造成本,而且都基于VDA 355、390、590的標準模組,甚至還有一些定制模組。推廣CTP時,存在一定難度。

比亞迪推刀片電池,可以充分發揮磷酸鐵鋰在公交車等方面的技術比較優勢,更容易在市場方面取得重大突破。再加上其供應鏈屬于自產自銷,外供電芯較少,如果采用寧德時代策略,承擔的費用和成本風險比較大,利益上也不太劃算。

6、CTP技術和刀片電池對方形,軟包意味著什么?

CTP技術,可以讓方形電池從頭排列一米到二米,但對軟包來講則非常困難。緣由是軟包要像方形電池一樣,直接80個或者100個電芯立在一起的話,制造難度比較大。

刀片電池適用于方形和軟包,差別主要是制造工藝,其中方形適用卷繞,軟包用疊片工藝。

7、CTP技術和刀片電池對應的三元和LFP材料體系,哪種更適合一些?

CTP技術方案較早是用磷酸鐵鋰來做的,后來拓展到三元材料體系。

目前技術難點,主要是材料膨脹,尤其是NCM811電池,膨脹系數高,熱失控、隔離沖擊等防護成本較高。

寧德時代的CTP技術,能綜合評估成本和風險,可以在相對不做NCM811電池基礎上,達到想要的能量密度,得到政策補貼的優惠。

理論上刀片電池做任何材料體系都行,只不過目前主要是磷酸鐵鋰。

一方面在成本上更能接受,另一方面可充分借助比亞迪在大巴公交車的經驗積累。對三元材料而言,還需要時間驗證電芯的膨脹和性能衰減有什么影響。

8、CTP技術和刀片電池,哪種適應發展趨勢?

CTP技術是把整車廠跟電芯廠的交界區域往極限降成本,性能參數上主要是能量密度,其他并沒太大改變。其效果有點像現在智能手機電池跟手機綁死狀態,但售后維修性會下降。

雖然像威馬、合眾、北汽等一些寧德時代合作伙伴宣布要用,但并不是國內每家都采用,還處于評估狀態。

目前來看,今年下半年底,可能會有一部分CTP技術方案的車型出現。但要等2022年沒有補貼之后,才能真正評估CTP技術。

刀片電池屬于制造工藝改進,可看作是CTP技術的前段。如果刀片電池的穩定性,一致性,壽命達到一定層次,再加上CTP技術,進行電芯—模組—電池包的垂直整合,經濟效益將非??捎^。

參考文獻:

[1]比亞迪深度報告:刀片電池推出,預期有望提升[OL] CITICS汽車研究 2020-1-13

[2]專家解讀CTP及刀片電池技術[OL]安信電新 2020-2-9

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