作者簡(jiǎn)介：小龍，電池碩士

出品：電動(dòng)勢(shì)

寧德時(shí)代中國(guó)區(qū)乘用車解決方案部總裁項(xiàng)延火在第十屆全球新能源汽車大會(huì)上透露，寧德時(shí)代將于2025年前后正式推出高度集成化的CTC（Cell to Chassis）電池技術(shù)。

無(wú)獨(dú)有偶，不少車企也提出CTC技術(shù)路線，一是去年9月馬斯克在特斯拉電池日上發(fā)布的結(jié)構(gòu)性電池（structural battery）；二是今年7月初，在沃爾沃和大眾集團(tuán)舉辦的戰(zhàn)略發(fā)展大會(huì)上，兩家傳統(tǒng)車企巨頭都不約而同地提及CTC，和特斯拉一樣要把CTC作為未來(lái)技術(shù)路線的重點(diǎn)方向。

那么，這個(gè)CTC到底有何神秘之處？ 

1、

在搞明白CTC技術(shù)之前，我們先來(lái)了解一下什么是CTP（無(wú)模組技術(shù)），以及他們之間的聯(lián)系。

CTP技術(shù)（無(wú)模組技術(shù)）全稱為Cell To Pack，是減少或去除電池“電芯-模組-整包”的三級(jí)Pack 結(jié)構(gòu)的技術(shù)。CTP電池包即是電芯直接集成到電池包內(nèi)，這種電池由于省去了電池模組，電池包集成到車身地板上作為整車結(jié)構(gòu)件的一部分。國(guó)內(nèi)稱之為CTP。相比于傳統(tǒng)電池包，可以使體積利用率提升15%-20%，零件數(shù)量減少40%，生產(chǎn)效率提升50%并降低動(dòng)力電池的制造成本。

具體來(lái)說(shuō)，電池模組是指若干關(guān)聯(lián)的零部件組成的模塊。而電池包（Pack）是由若干個(gè)模組、BMS、配電模塊組成。比如特斯拉最早是將7000多支電芯預(yù)先集成若干個(gè)模塊，最后安裝在電池箱體內(nèi)部。通過這種模組工藝大大降低了裝配復(fù)雜程度，生產(chǎn)效率也得以提升。此外，模塊化設(shè)計(jì)有利于動(dòng)力電池維修保養(yǎng)，方便更換模塊或模組，所帶來(lái)的個(gè)別問題是模組的應(yīng)用增加許多其他零部件，致使電池包（Pack）的質(zhì)量增加、成本增加。目前采用CTP技術(shù)的主要有比亞迪、蜂巢新能源和寧德時(shí)代。 

比亞迪電池組的CTP技術(shù)能將電池容量提高20%～30%，電池壽命延20%～30%。刀片電池也首次用于比亞迪的漢EV電動(dòng)汽車。比亞迪刀片電池的制作依賴于CTP 技術(shù)。刀片電池基于磷酸鐵鋰技術(shù)的創(chuàng)新，具有啟動(dòng)放熱溫度高、溫升慢、產(chǎn)熱少、不釋氧等優(yōu)點(diǎn)。此外，刀片電池變長(zhǎng)變薄，表面積也增加，整體散熱更好。電池的短路電路相對(duì)較長(zhǎng)，產(chǎn)生的熱量較少，所以刀片電池的安全性能是非常出色的。

圖1 比亞迪CTP技術(shù)-刀片電池

蜂巢新能源使用的CTP技術(shù)，采用無(wú)模組方案可以有效縮短生產(chǎn)線，減少生產(chǎn)過程中的浪費(fèi)。電芯在線堆疊，測(cè)試后直接放入電池盒，大大減少了流動(dòng)過程，減少了模塊傳統(tǒng)的框架焊接過程。與傳統(tǒng)590模組相比，CTP第一代減少24％的零部件，第二代成組效率提升5－10％，空間利用率提升5％，零部件數(shù)量再減少22％。

圖2 蜂巢新能源CTP技術(shù)

寧德時(shí)代CTP技術(shù)是將一個(gè)大的模塊通過若干個(gè)塑料散熱片分割成小空間，這些塑料散熱片可以像電腦硬盤一樣插入小空間。去掉電池模塊，將電池直接集成到電池組中，可以提高電池組的空間利用率，減輕電池組的質(zhì)量，提高能量密度，降低成本與傳統(tǒng)的電池相比，CTP電池組的容量利用率增加15%～20%，零部件的數(shù)量減少了40%，生產(chǎn)效率提升了50%，電池的能量密度提高10%～15%，這將大大降低動(dòng)力電池的制造成本。電池組由至少兩個(gè)大模塊組成，每個(gè)模塊通過緊固件連接到電池托盤上，最后將電池組固定到不同的橫梁上。

圖3 寧德時(shí)代CTP技術(shù)

2、

盡管CTP技術(shù)有很多優(yōu)勢(shì)，但仍然有些問題需要不斷改善。

首先是電池的碰撞安全。利用CTP 技術(shù)在電池組中使用，去除電池組的側(cè)梁，電池將直接承受碰撞的影響。因此，CTP 電池組需要具備足夠的扛碰撞能力。

其次，電池?zé)峁芾韺?duì)電池安全問題至關(guān)重要。寧德時(shí)代的各個(gè)模塊采用CTP技術(shù)，在殼體中部填滿導(dǎo)熱膠，在電芯側(cè)壁與殼體之間設(shè)有壓力或溫度傳感器，它用于檢測(cè)電池的形狀變化和溫度變化，以消除電池的故障，并提前測(cè)量熱逃逸現(xiàn)象。

然后是售后維護(hù)成本、難度是否會(huì)增加? 傳統(tǒng)電池包內(nèi)部有模組，電池產(chǎn)生問題時(shí)可以通過更換電池模組解決；一旦無(wú)模組電池包出現(xiàn)問題，是不是要整包替換呢？這恐怕不是4S店可以解決的了，大概率要退回電池廠家維修。不過，一些新能源電池廠家表示他們的CTP技術(shù)已經(jīng)考慮過這個(gè)問題，他們的CTP可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)電芯的拆卸，以方便維修和梯次利用。

最后是電池的一致性，電池生產(chǎn)與電池使用的一致性是一個(gè)難以解決的問題。采用CTP 技術(shù)的電芯可以由幾個(gè)較小的電芯一個(gè)接一個(gè)地串聯(lián)起來(lái)。電池包由數(shù)百個(gè)不同的電池組成，輸出的數(shù)量由最差的電池決定。如何監(jiān)控并控制每個(gè)電芯的充放電狀態(tài)對(duì)電池管理系統(tǒng)BMS提出了更高的要求。

自從推出第一代CTP電池技術(shù)后，電池結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新成為了諸多電池企業(yè)降本增效的重要手段，而此次CTC技術(shù)的曝光進(jìn)一步驗(yàn)證在現(xiàn)有電池技術(shù)沒有革命性成功之前，電池組結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新將會(huì)是未來(lái)的主流發(fā)展趨勢(shì)。

3、

那么什么是寧德時(shí)代最新披露的CTC技術(shù)呢？

CTC電池集成方案是直接將電芯集成在地板框架內(nèi)部，將地板上下板作為電池殼體。它是CTP方案的進(jìn)一步集成，完全使用地板的上下板代替電池殼體和蓋板，與車身地板和底盤一體化設(shè)計(jì)，從根本上改變了電池的安裝形式。

CTC技術(shù)的目的是高度集成化和模塊化，簡(jiǎn)化總裝工藝和降低成本，追求的是蘋果的一體化設(shè)計(jì)，在這種思想的指導(dǎo)下維修便利性確實(shí)是一個(gè)挑戰(zhàn)。對(duì)于電池本身來(lái)說(shuō)是由電芯直接組裝成電池包，而且電芯通過膠的封裝形成一個(gè)高強(qiáng)度的整體，同時(shí)又被多層的防護(hù)材料包裹，因此對(duì)于單個(gè)電芯是無(wú)法進(jìn)行維修和更換的，如果出現(xiàn)問題，只能整體更換電池包。對(duì)于電池包與車身的安裝來(lái)說(shuō)，如果需要維修或更換電池包，需要拆除座椅橫梁，去掉密封膠，維修相對(duì)復(fù)雜，對(duì)于維修的便利性問題還需要進(jìn)一步研究。

圖4 寧德時(shí)代CTC技術(shù)

4、

我們看下不同電池集成技術(shù)的對(duì)比，如圖5和表一所示。

CTC電池技術(shù)的空間利用率最高，對(duì)于電池電量的提升有顯著的效果，同時(shí)需要考慮如何實(shí)現(xiàn)密封和電池承載載荷。但是CTC還是一個(gè)在現(xiàn)有電池本身技術(shù)不變的條件下，最有效提升電量的方案。

圖5 不同電池包技術(shù)間的演變

表 1 不同技術(shù)對(duì)比

目前電動(dòng)汽車最重要的技術(shù)指標(biāo)，也是消費(fèi)者關(guān)注度高的，是汽車的續(xù)航里程，而對(duì)續(xù)航里程最直接的影響就是電池電量，因此增加電池電量就成為增加汽車?yán)m(xù)航里程的最有效方案。為了實(shí)現(xiàn)更高的電量，電池的集成趨勢(shì)已經(jīng)由小模組發(fā)展為大模組、超長(zhǎng)模組，甚至無(wú)模組方案，這種方式已經(jīng)在一定程度上提升了空間利用率，增加了電量。但是為了追求更苛刻的需求，所以提出結(jié)構(gòu)化電池的概念，讓電池本身成為車身的一部分（類似現(xiàn)代民航飛機(jī)將整個(gè)機(jī)翼作為油箱的思路），也就是CTC，也稱為電池車身一體化。

CTC技術(shù)是目前純電動(dòng)車電池與整車集成的發(fā)展趨勢(shì)。然而要推廣CTC并非易事，事實(shí)上，CTC也是一種優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都很明顯的方案。相信在智能化、電動(dòng)化的浪潮下，技術(shù)越來(lái)越成熟，汽車行業(yè)將會(huì)創(chuàng)新出更多商業(yè)模式，涌入更多新玩家來(lái)推動(dòng)技術(shù)的發(fā)展與完善。

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