大電芯/CTP/固態電池中國電池技術升級多樣化

動力電池安全性和能量密度提升是當前主機廠的主要訴求之一，倒逼電池企業技術升級。

從技術升級路徑來看，國內外動力電池技術范疇出現了多個創新性的變化，當前電池企業在提升電池產品性能方面主要從物理和化學兩大方面著手。

一方面是在電芯尺寸、模組和PACK結構方面進行設計優化。典型做法是電芯尺寸變大和去模組化的CTP模式，主要作用是提升電池組體積利用率，從而提升電池組系統能量密度。代表企業有比亞迪和寧德時代等。

在電芯方面，比亞迪近期申報了一項單體電池和電池組方面的新型專利，目的在于提出一種單體電池。該單體電池的散熱能力強，且利于在動力電池組內的整體排布，從而提高動力電池組的空間利用率、張大動力電池組的能量密度，進而加強動力電池組的續航能力。

詳盡來看，比亞迪正在研發一種長度L＞600mm的電芯；所述電池本體的長度L與寬度H滿足：L/H＝4——21。作為一些實行例，電池本體110的長度L為600mm——1500mm，最長可到2500mm。

戳此查看《比亞迪推出600mm電芯體積利用率提升至80%》

比亞迪宣稱，將該單體電池使用于電池組可萌生以下技術效果：1、電池組的體積利用率顯著提高；2、電池組的成本顯著降低；3、電池組穩定性、可靠性增加；4、電池組的散熱安全性能顯著提高。

從路徑來看，比亞迪的做法主要是做大電芯尺寸，加強散熱能力，減少電芯和結構件使用數量，提升空間利用率，從而提升電池組體積能量密度，實際上也是CTP模式的一種。

而談到CTP，當前包括特斯拉、寧德時代、比亞迪、蜂巢能源等公司都在開發CTP技術，最典型代表就是寧德時代。

2019年，寧德時代率先推出全新CTP技術的電池組。寧德時代表示，CTP電池組體積利用率提高了15%-20%，零部件數量減少40%，加工效率提升了50%。

與比亞迪相比，寧德時代申請的電池組專利取消了現有技術中的電池箱體，筆直將電池模組通過固定件穿過套筒或者利用安裝梁筆直裝在整車內。

其優點主要有兩點：第一，CTP電池組因為沒有標準模組限制，可以用在不同車型上，使用廣泛。第二，減少內部結構組建，CTP電池組能提高體積利用率，系統能量密度也間接提升。其散熱效果要高于目前小模組電池組。

戳此查看《從專利看寧德時代與比亞迪CTP技術》

不過就目前CTP技術而言，并不是完全沒有模組，而是使用大模組或不用模組等形式。

另外，需要留意的是，CTP技術雖然有利于降低電池組價格，但要真正的完全沒有模組，實現所有電池在內部進行串并聯，就當前技術而言存在較高的安全風險。

因此，當前業內比較折中可行的辦法是優化模組結構，其中從390模組升級為590模組成為眾多電池企業提升電池能量密度的可行路徑。

當前，包括LG化學、SKI、寧德時代、中航鋰電、微宏動力、萬向一二三、力神電池等國內外電池企業都在開發590模組，主要配套高端車型，續航或超600km。

戳此查看《6家電池企業590模組設計路徑》

業內人士表示，590型號是真正為純電動平臺MEB開發的標準模組，從一開始就具備成為通用模組所有條件。

相比355和390等其他型號，590模組尺寸大，能降低成本和成組效率最高。同時590模組一旦普及，會加速電動車平民化進展。

戳此查看《590模組“百家爭鳴”》

另一方面是對電池材料體系進行優化升級，降低鈷含量或導入高鎳+硅碳體系以及固態電池，提升單體能量密度，從而提升系統能量密度。

從技術難度來看，高鎳三元電池目前已經實現了商業化使用，其中寧德時代在2019年實現NCM811電池大規模裝機，后期還將有更多電池企業量產NCM811電池。

而固態電池被認為是下一代電池的主流，目前國內外電池企業都在積極布局。但囿于在技術、成本、工藝、原料等方面的原由，固態電池的商業化還存在較遠的距離。

目前，包括清陶能源、輝能科技、贛鋒鋰業、萬向一二三、衛藍新能源、珈偉股份、巨電新能源等鋰電企業都已經建立了固態電池產線或實驗線，有些甚至已經宣布投產，但主要還是處于小試或中試階段。

此外，還有一些電池企業和材料企業在積極研發固態電池，代表企業有寧德時代和天賜材料等。

戳此查看《寧德時代/天賜材料固態電池技術介紹》

其中，寧德時代研發的是固態鋰金屬電池，并申請了剛性膜片及固態鋰金屬電池專利。

在技術路徑上，一方面使用金屬鋰作陽極，利用鋰比容量3860mAh/g，電化學勢為-3.04V等優點，其能量密度達400Wh/kg以上。另一方面處理了安全性和循環壽命等難題，有力提升了固態鋰金屬電池的循環性和降低短路發生幾率。

天賜材料也申請了一種固態電池制備辦法專利，可有效提升電池的本征特性和電化學性能，提高固態電解質離子傳導率，而且制備工藝簡單，具有可重復性和量產性。

此外，包括天津力神、珠海冠宇、深圳比克、深圳先進研究院、中國科學院寧波材料研究所等企業也在研發固態電池技術，主要還處于研發階段。

總體來看，在補貼退坡和市場競爭加劇等作用下，中國動力電池技術在近幾年獲得快速提升，新材料、新工藝、新技術不斷涌現，助推中國動力電池整體技術升級。

隨著松下、三星SDI、LG化學等日韓企業加速重返中國市場，其新型電池技術也將對中國電池產業萌生影響和沖擊，倒逼中國電池企業進一步技術升級。

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