宁德时代麒麟电池已量产 同体积比4680电量高13%
2023-03-21 16:57 星期二
澎湃新闻
相比前两代CTP技术,麒麟电池完全取消模组形态设计,并通过冷却结构上的优化,使得电池安全性、寿命、快充性能以及比能量密度进一步提升。

3月21日,澎湃新闻记者从全球动力电池龙头宁德时代方面了解到,宁德时代的当家王牌技术麒麟电池已经实现量产。

同日,澎湃新闻记者也从吉利旗下的极氪汽车方面了解到,作为麒麟电池的全球量产首发车型,极氪汽车的纯电中大型MPV极氪009预计将在今年第二季度交付,在麒麟电池量产后延迟1—2个月左右。极氪汽车表示,“目前,MPV极氪009麒麟电池版定购的比例很高,这让我们很惊讶。”

去年6月23日,宁德时代发布了第三代CTP(cell to pack)电池——麒麟电池。相比前两代CTP技术,麒麟电池完全取消模组形态设计,并通过冷却结构上的优化,使得电池安全性、寿命、快充性能以及比能量密度进一步提升。

据宁德时代当时介绍,麒麟电池的体积利用率突破了72%,配用三元电芯能量密度可达255Wh/kg,磷酸铁锂电池系统能量密度可达160Wh/kg,电池包集成度为全球最高。在相同的化学体系、同等电池包尺寸下,麒麟电池包的电量,相比4680大圆柱型电池系统可以提升13%。

去年11月底,麒麟电池被美国《时代》周刊(TIME)评为2022年度最佳发明。

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在业内人士看来,宁德时代的麒麟电池,是电池包结构创新和电芯材料创新的结合体。

相较于传统“电芯-模组-电池包”三级结构,所谓的CTP技术,是省去或减少模组组装环节,将电芯直接集成至更大的模组或电池包,最终达到提高系统层级能量密度、降低成本的目的。宁德时代第一、二代CTP的设计方案本质上用大模组替代小模组,但仍保留模组形态布置。

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图片来源:中金公司

而麒麟电池完全取消模组形态布局,开创性地将横纵梁、水冷板与隔热垫合三为一,集成为多功能弹性夹层,将电芯组成一体化能量单元,不仅具备支撑、水冷、隔热、缓冲四大功能,也极大地提升了电池系统集成效率。多功能弹性夹层设计也可在电芯膨胀时起到一定缓冲作用,相比电芯贴电芯的设计,电池循环寿命延长。

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麒麟电池的多功能弹性夹层

其次,麒麟电池重塑空间结构,独创底部空间共享方案,将结构防护、高压连接、热失控排气等功能模块进行智能分布,释放了6%的能量空间。

再次,麒麟电池颠覆传统水冷,采用全球首创的电芯大面冷却技术,将水冷功能置于电芯之间,双面冷却的设计使换热面积扩大四倍。电芯控温时间缩短至原来的一半,支持5分钟快速热启动及10min充电80%。并且,在极端情况时,电芯可急速降温,有效阻隔电芯间的异常热量传导。

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麒麟电池的水冷板设计。资料来源:国家知识产权局,中金公司研究部;注:专利公开号为CN216648494U,图中标红位置为加强体结构,水冷功能集成于加强体之中

由于麒麟电池可实现全化学体系的热稳定、热安全,从而适配更高能量密度的材料升级。去年11月1日,装载麒麟电池的极氪009上市。据宁德时代国内乘用车执行总裁刘畅延当时介绍,极氪009ME版装载的麒麟电池使用了全球首款高镍正极、硅基负极的高比能电芯。此外,极氪009的麒麟电池使用了快离子环、超电子网和超导电解液,并提高了散热能力,从而克服了以往电池快充的瓶颈。

“在不堆电池的情况下,极氪009ME版以140度电,创造了中大型MPV 822公里的纯电续航全球纪录。”刘畅延说。

结构创新引领未来电池技术趋势

据中金公司分析,目前来看,动力电池向无模组、集成化方向发展将成为未来电池技术的趋势,是电芯品质提升后对能量密度追求的必然选择。电动车为提升续航里程,需在有限的底盘空间内提升体积利用率,尽可能多地放置动力电池以增加实际带电量。同时,CTP等无模组化技术也有助于电池降本并推动标准化与换电等新商业模式推广。

据介绍,除了宁德时代的CTP技术(直接将电芯集成在电池包上,但保留电池托盘、上盖板的设计),电池系统集成的技术趋势还包括CTB(Cell to Body)、MTC(Module to Chassis)、CTC(Cell to Chassis)等。

其中,CTB的代表是比亚迪。比亚迪2022年5月推出CTB方案,率先应用于海鸥车型。该方案将刀片电池的上盖与车身底板集成于一体,取消了单独的上盖板设计,但仍保留电池托盘。方案将电池包空间利用率进一步提升至66%、能量密度提升10%。

MTC的代表企业是零跑。零跑于2022年4月推出MTC方案,保留了模组和电池托盘设计,将车身底盘作为电池包上壳体、取消了单独的上壳体,让零部件数量减少20%、电池布置空间增加14.5%。

CTC的代表企业是特斯拉。特斯拉在2020年推出基于4680圆柱电池的CTC方案,方案直接将圆柱电芯排列在车身上形成电池舱、前后连接车身大型铸件,电池上盖代替车身地板,可减重10%,增加14%的续航以及降低7%的成本。

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资料来源:宁德时代官网,特斯拉官网,比亚迪官网,领跑官网,上汽集团官网,中金公司研究部

中金公司认为,综合对比各家CTP和CTC方案,宁德时代麒麟电池和特斯拉的4680CTC的冷却效果、散热性能、电池寿命更优,但特斯拉4680CTC方案,由于采用大圆柱形电芯,考虑到圆柱排列天然存在间隙、成组效率低于方形,系统能量密度较麒麟电池略低。

而近日宁德时代在回答投资者调研提问时,再次表现了对麒麟电池技术的自信。公司表示,“整体来看,(相较于大圆柱形电池),我们认为方形+麒麟电池方案更优,体积利用率、能量密度都比较高,其优秀的热管理设计可以搭载更先进的快充电池。”

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据了解,极氪009车型售价区间为49.9-58.8万元,在极氪009之后,极氪001将成为搭载麒麟电池的全球首款纯电续航里程超过1000公里的量产车型。此外,赛力斯集团股份有限公司的AITO问界系列新车型、以及由长安汽车、华为、宁德时代联合打造的阿维塔汽车也将全面搭载麒麟电池。

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麒麟电池版极氪009

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