奧迪e-tron 55 quattro鋰離子電池包

比亞迪的刀片電池其實(shí)也屬于CTP無模組電池

自從新能源汽車被相關(guān)政策“欽定”為市場(chǎng)主流之后，技術(shù)解決方案的進(jìn)化便愈發(fā)依賴于投資風(fēng)口給予的機(jī)遇，而消費(fèi)者也樂于跟風(fēng)熱議“自動(dòng)駕駛”“智能座艙”等新概念名詞。如無意外，在2022年的新晉爆款里頭，“CTX”也就是“Cell to X 電芯融合技術(shù)”必將占有一席之地。

不過，“Cell to X”概念本身卻不是在2022年才初登場(chǎng)的。在2019年甚至是更早的時(shí)候，眼看無法在短時(shí)間內(nèi)提升電芯容量以解決續(xù)航焦慮，新能源車的幾大電芯供應(yīng)商便不約而同地提出“Cell to Pack”概念，并著手推進(jìn)該技術(shù)的商業(yè)化。

所謂“Cell to Pack”，是指將常見的動(dòng)力電池包封裝模式“Cell電芯—Module模組—Pack封裝”里頭最為繁重的Module模組給“去掉”，改由Cell電芯直接融合Pack封裝構(gòu)成動(dòng)力電池包。

此舉其實(shí)頗為冒險(xiǎn)。畢竟模組是維持電芯安全工作的重要部件，并且在經(jīng)過數(shù)代的優(yōu)化之后已相當(dāng)完善，而搶先研發(fā)“Cell to Pack”動(dòng)力電池的廠商卻要憑借來自實(shí)驗(yàn)室的理論數(shù)據(jù)去“舍棄”這樣的模組。

因此，當(dāng)時(shí)除比亞迪等個(gè)別車企外，多數(shù)新能源汽車制造商選擇改用大模組封裝：使用集成度更高的模組零件，再整合模組并加入更多的電芯，從而實(shí)現(xiàn)在為動(dòng)力電池包整體瘦身的同時(shí)，提升動(dòng)力電池單元的能量密度。

自此，新能源汽車的動(dòng)力電池包就分為兩類：CTM模組電池跟CTP無模組電池——盡管多數(shù)CTP電池只是將模組化整為零，把各大模組零件集成到電芯或封裝上而已，并未徹底割棄模組，但業(yè)界依然默認(rèn)它們屬于CTP電池。

然而，在CTP電池商業(yè)化落地后，電芯供應(yīng)商與整車制造商之間的矛盾卻日益凸顯。手握CTP電池發(fā)明專利的電芯供應(yīng)商原本打算借此壟斷新能源汽車的動(dòng)力供應(yīng)鏈，可實(shí)際上，并沒有整車制造商會(huì)任由供應(yīng)商掌控自己的經(jīng)營(yíng)和生產(chǎn)。于是，那些擁有技術(shù)研發(fā)底蘊(yùn)的車企陸續(xù)祭出反制措施，比如用大模組和標(biāo)準(zhǔn)電芯繞開CTP的專利，更有比亞迪這種直接研發(fā)出自有專利CTP電池的整車制造商。

或許是為從整車制造商手里扳回一城，2020年8月12日，寧德時(shí)代在中國(guó)汽車藍(lán)皮書論壇上透露，他們正在開發(fā)一項(xiàng)新技術(shù)，以進(jìn)一步提高集成效率，增加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，這便是“Cell toChassis”，簡(jiǎn)稱CTC。

相比CTP，應(yīng)用CTC技術(shù)的電池包已不再單獨(dú)通過螺栓等零件安裝到車架上，而是直接與底盤部件融合在一起。這意味著，車企不僅在生產(chǎn)時(shí)要兼顧電芯供應(yīng)商的要求，甚至可能在研發(fā)架構(gòu)平臺(tái)的時(shí)候就得跟電芯供應(yīng)商展開合作。

對(duì)此率先做出回應(yīng)的，是特斯拉。2020年9月22日，特斯拉在其每年一度的Battery Day上發(fā)布名為Structural Battery Pack的全新電池封裝模式。

寧德時(shí)代的CTP無模組電池已推出第三代產(chǎn)品

特斯拉的Structural Battery Pack其實(shí)也屬于Cell to Chassis技術(shù)，即將電池包與底盤整合在一起

盡管看上去是將模組悉數(shù)撤去的CTP電池，但媒體很快發(fā)現(xiàn)，Structural Battery Pack其實(shí)跟CTC一樣，都是跟車架整合在一起的結(jié)構(gòu)，為此媒體還特意將其命名為“Cell to Body”封裝模式。

自此，電芯供應(yīng)商與整車制造商針對(duì)CTC技術(shù)的話語權(quán)之爭(zhēng)正式拉開帷幕。目前，車企暫時(shí)處于領(lǐng)先位置：先是特斯拉于2022年4月向美國(guó)得州工廠的員工交付首批采用Structural BatteryPack封裝模式及4680新型電芯的Model Y;之后，零跑汽車又在2022年5月發(fā)布應(yīng)用CTC技術(shù)的全新車型C01，并公布預(yù)售價(jià)格。而寧德時(shí)代眼下正忙著推廣旗下的第三代CTP電池，至于CTC電池系統(tǒng)，則要等到2025年才開始布局。

而這，其實(shí)是CTC技術(shù)本身特點(diǎn)導(dǎo)致的結(jié)果。畢竟CTC的本意就是將電池包與車體結(jié)構(gòu)合為一體。因此，車廠可以在研發(fā)時(shí)就將現(xiàn)有的CTP電池包設(shè)計(jì)成像底盤那樣的車體結(jié)構(gòu)組件，進(jìn)而在生產(chǎn)過程中省去安裝電池包的工序，從而減少生產(chǎn)成本并增加車內(nèi)的縱向空間，順便還能進(jìn)一步提升車身的抗扭剛性。

但整車制造商并未提升電芯本身的性能，以至于消費(fèi)者暫時(shí)無從享用新技術(shù)帶來的福利。以換裝4680電芯的特斯拉Model Y為例，雖然員工的內(nèi)購(gòu)價(jià)相比此前的市場(chǎng)價(jià)有所降低，但車輛的充電時(shí)間跟續(xù)航里程并沒有得到明顯的改善。相反，由于電池包與車體集成在一起，更換電池就必然要拆底盤，為此消費(fèi)者要承擔(dān)更多的維修成本。不僅如此，消費(fèi)者還得面對(duì)車廂與電池各自的密封性、可靠性等多方面的未知風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于這些問題，整車制造商若不盡快解決，將來或成電芯供應(yīng)商扭轉(zhuǎn)局面的突破口。

但無論今后電芯供應(yīng)商是否會(huì)造出更勝一籌的電池一體化車架，并以此奪回CTC技術(shù)的話語權(quán)，雙方都會(huì)繼續(xù)內(nèi)卷并推進(jìn)“Cell to X 電芯融合技術(shù)”的進(jìn)化。甚至在未來出現(xiàn)融合電機(jī)及其配套系統(tǒng)的智能化動(dòng)力底盤后，還會(huì)出現(xiàn)專門打造動(dòng)力底盤的第三方加入戰(zhàn)局。屆時(shí)，群雄爭(zhēng)霸，誰能手執(zhí)牛耳亦未可知也。

CTP無模組電池現(xiàn)狀

目前，主流CTP電池依然配有隱形的模組。以比亞迪的刀片電池為例，除電芯本身集成端板和側(cè)板外，仍留有簡(jiǎn)化的外殼跟外部安裝結(jié)構(gòu)，至于冷卻系統(tǒng)等周邊則集成到由高強(qiáng)度蜂窩鋁板構(gòu)成的電池包邊框、底板等部件上，從而獲得50%以上的體積利用率，以及與811型三元鋰電池相近的單位能量密度，預(yù)計(jì)可為車輛提供600公里以上的續(xù)航里程。

不同于主打磷酸鐵鋰的比亞迪，寧德時(shí)代的第三代CTP電池同時(shí)有三元鋰電跟磷酸鐵鋰兩個(gè)版本，對(duì)應(yīng)的能量密度分別為255瓦時(shí)/千克和160瓦時(shí)/千克。相比刀片電池，寧德時(shí)代的麒麟電池將橫縱梁、水冷板與隔熱板集成為多功能彈性?shī)A層，從而讓體積利用率突破72%，并使整車的續(xù)航里程有望達(dá)到1000公里。不過，麒麟電池得到2023年才能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，要比刀片電池晚不少。

對(duì)比特斯拉、零跑與比亞迪的CTC方案

當(dāng)前主流的CTC方案可分為三類，各自的代表分別是：特斯拉的Structural Battery Pack、零跑的CTC以及比亞迪的CTB。

三種方案之間最大的區(qū)別在于電池包與車體結(jié)構(gòu)的連接方式。在特斯拉的解決方案里，座椅支撐、車架底面的橫梁結(jié)構(gòu)以及電池包的上蓋板被整合在一起，并與座椅、電池控制模塊等部件構(gòu)成一個(gè)總成部件，通過螺栓跟線束與車身相連。雖然便于拆裝和整體更換，但密封性及安全效果存疑。

零跑的方案與特斯拉的類似，但特斯拉是將封裝好的電池包先與車身結(jié)構(gòu)整合再裝車，而零跑的CTC電池卻是沒有上蓋板的，改由車身底盤結(jié)構(gòu)充當(dāng)上蓋板，這需要極好的密封工藝才能保證電池包的氣密性。

相較之下，比亞迪的CTB方案則更適合傳統(tǒng)車企。因?yàn)镃TB是在保留車底橫梁結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，單獨(dú)將車廂地板與電池包合二為一，再進(jìn)行裝車，既不破壞車體的受力結(jié)構(gòu)，又能保證電池包本身的密封性，但對(duì)于車廂靜謐性的影響還有待考驗(yàn)。