將電芯裝到車上,以前的主流步驟是:
電芯(Cell)→模組(Module)→電池包(Pack)→車身(Body/Chassis)
。
CTP(Cell to Pack)
就是將模組這一步給省掉。
CTC(Cell to Chassis)/CTB(Cell to Body)
是相似的,就是進一步地將電池包這一步給省掉。有張圖不錯[1]:
圖片來源[1]
表面上看,CTC/CTB技術更強一代,肯定比CTP技術強啊! 其實也不能完全這麼看,就只說CTP技術,也分為一代二代三代,每一代的差別都很大。也就是說,高階的CTP技術,不一定遜色於初級的CTC/CTB技術。
技術好不好,關鍵還是要看效果。效果就是:省出了多少空間
。
CTP技術
比亞迪2020年就推出了刀片電池技術,名聲大躁。
那時候,大家只記得刀片電池,不關注CTP技術。
實際上,刀片電池在裝車的時候,自然而然地就應用了CTP技術。
不信你看,就這麼一片片塞進去了,哪裡看得到模組?
刀片電池
另外一個在強調CTP路線是寧德時代,最早於2019年提出CTP的概念,到2022年6月才進化到第三代CTP,並正式命名為麒麟電池。
一代的體積利用率55%,三代是72%,能量密度可達255Wh/kg這充分說明了同一個技術路線上,水平可以差距很大。
你可能會想,提高體積利用率有什麼難的?只要膽子大,往Pack裡用力塞電池不就行了?
思路是這麼個思路,問題是如何保證安全 —— 保證安全的關鍵是電池熱管理
。
從前,多數車企採用的是
側面隔熱+底部散熱
的方案。譬如嵐圖的琥珀電池電芯之間填充了有機矽聚合物+低密度隔熱材料+阻燃劑的複合材料。
我們可以發現一個問題:
既然散熱如此重要,為什麼不在方形電芯的最大側面設計散熱,而只在底部用水冷板隔靴搔癢呢
?原因無它,技術難度太大。
麒麟電池捅破了這層窗戶紙,大膽地採用了
側面水冷散熱&隔熱+較小側面隔熱
的方案。
我們應從以下三個角度來看這種方案:
「活水」也是隔熱
:有人問,側面用來散熱了,那隔熱怎麼辦?
其實,這種不斷流動的活水,不正是比任何靜止的隔熱材料效果更好嗎?
只要水在流動,只要不把水給燒開,單體電芯熱失控的熱量就不可能傳遞過去。
4倍散熱面積
:電芯發熱量與產熱速率是固定的,一旦超越了「電芯產熱極限」就意味著絕不熱失控,效果上是非線性的。也就是說,4倍散熱面積帶來的不止是4倍安全,可能是10倍安全。除安全之外,散熱能力提升使麒麟電池支援5分鐘快速熱啟動和10分鐘快充(SOC 10%-80%)。
節省重量與體積
:由於是三合一水冷板,所以並未佔用額外重量與體積;較小側面的隔熱材料用量有限,底部也節省了空間與材料重量,這種設計總體上不僅提高了效能,還大幅節省了重量與體積。
底部不再設計水冷板後,麒麟電池將方形電池頭朝下放置,將結構防護、高壓連線、熱失控排氣等功能高度整合,從而省出了6%的能量空間。
麒麟電池的這種設計有兩大意義:
電量更高or高度更低
:省出來的6%空間可以容納更大電芯,提升電池包的能量密度;也可選擇推出較低高度的電池包,幫電動轎車提高乘員空間。舉個例子,個人認為蔚來ET7、零跑C01的車身高度再低一點,外觀會更加優雅。乘員空間不能再小、離地間隙不能更低、續航里程又不能減,那隻能從電池包來要垂向空間了。
為進化到CTC做準備
:方形電池屁股朝上放置並取消了電芯底部水冷板,這就為從CTP進化到CTC(Cell to Chassis)鋪平了道路。一步一個腳印,走得很紮實。
CTC/CTB技術
CTB(Cell to Body)技術這個詞來自於比亞迪海豹的釋出會。
可見,既造電池又造車的比亞迪確實有優勢,把電池企業喜歡的CTP技術給做了,把車企喜歡的CTC技術也做了
。
比亞迪CTB技術的方案是
取消車身底板,把電池上蓋直接懟上去
:
如此一來,可以節省10mm左右的空間。對比一下寧德時代CTP3。0技術的6%,其實省出的空間也差不多。
特斯拉將此技術命名為Structural Battery,也是取消了車身底板,把電池上蓋直接懟上去。與比亞迪CTB不同的是,比亞迪座椅還是固定在車身橫樑上,而特斯拉直接固定在電池蓋上。
目前,比亞迪海豹即將交付,而特斯拉的CTC技術啥時候用上還不清楚。
從前,咱們研究電動車先進技術,要多上英文網站、多看海外拆解報告。或許不久之後,形勢要反過來了。