李爾欣

說(shuō)到底是為電池減重

說(shuō)到過(guò)去12個(gè)月里，有關(guān)動(dòng)力電池減重的大新聞，那自然是寧德時(shí)代、蜂巢能源等中國(guó)電池供應(yīng)商不約而同地在法蘭克福車展現(xiàn)場(chǎng)發(fā)布“Cell ToPack”無(wú)模組電池（CTP）技術(shù)這件事。

這事簡(jiǎn)單來(lái)講就是有一部分供應(yīng)商認(rèn)為，動(dòng)力電池可以跳過(guò)模組，直接由電芯和封裝構(gòu)成，而不必再遵循“Cell電芯-Module模組-Pack封裝”的傳統(tǒng)組成模式，并已造出展示樣品。

而這被CTP技術(shù)舍棄的模組可不是那種通過(guò)串并聯(lián)簡(jiǎn)單連接起來(lái)的Batteries電池組。在現(xiàn)役動(dòng)力電池里頭，模組是保障電芯工作安全的重要部件，不僅擁有可以支撐、固定、保護(hù)電芯的結(jié)構(gòu)，更會(huì)配備管理電芯溫度和電氣性能的監(jiān)控系統(tǒng)。

可嚴(yán)密保護(hù)的代價(jià)，便是難以消除的重量。不像可以使用輕量化材料的封裝，以及通過(guò)提高單體能量密度來(lái)減少裝車數(shù)量的電芯，必須堅(jiān)固、安全的模組框架基本上沒(méi)有贅肉可減。不僅如此，制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模組還會(huì)消耗不少生產(chǎn)資源。

但也正因?yàn)槟＝M關(guān)系到整個(gè)動(dòng)力電池單元的安全，因此，整車制造商和電池供應(yīng)商通常不敢直接砍掉模組，而只能在外圍動(dòng)手。比如讓單個(gè)模組管理更多的電芯或電池組，從而減少模組的數(shù)量;又或者去除模組的防護(hù)硬件，而轉(zhuǎn)由封裝包乃至車體結(jié)構(gòu)來(lái)為動(dòng)力電池單元提供被動(dòng)安全防護(hù)?？杉幢闳绱耍惨廊粺o(wú)法徹底消除模組帶來(lái)的重量。

所以，這次幾個(gè)動(dòng)力電池供應(yīng)商狠下心，為純電動(dòng)乘用車完整地去掉動(dòng)力電池的模組，改將電芯與封裝直接整合在一起，并把這技術(shù)叫做“Cell ToPack”。對(duì)此，業(yè)界在驚嘆的同時(shí)，也冒出諸多疑問(wèn)，而其中的核心就只有一點(diǎn)：如何保證電池的安全？

CTP的好與壞

從披露出來(lái)的資料看，CTP技術(shù)并不是簡(jiǎn)單地把模組去掉，而是將其化整為零：一方面，用更輕便的材料為電芯打造保護(hù)殼，構(gòu)成電芯“模塊”，從而取代模組的防護(hù)硬件;另一方面，則將原來(lái)集成在模組內(nèi)的BMS電池管理系統(tǒng)等安全監(jiān)控系統(tǒng)移植到封裝包上。與此同時(shí)，電池供應(yīng)商還為應(yīng)用CTP技術(shù)的動(dòng)力電池單元重新設(shè)計(jì)散熱結(jié)構(gòu)，甚至還有加裝散熱風(fēng)扇的設(shè)計(jì)。

因此，在理論上，應(yīng)用CTP技術(shù)的動(dòng)力電池會(huì)跟使用模組的動(dòng)力電池一樣安全，只是由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，其重量會(huì)更輕。此外，受益于內(nèi)部空間利用率的提升，應(yīng)用CTP技術(shù)的電池能夠較以往容納更多的電芯，從而得以提升整體的能量密度。更重要的是，由于車間不再需要組裝模組，所以不僅成本會(huì)降低，生產(chǎn)效率也會(huì)因此提高。

由此可見(jiàn)，要實(shí)現(xiàn)CTP技術(shù)，不僅要求電芯有很好的一致性，還需要進(jìn)一步精簡(jiǎn)BMS電池管理系統(tǒng)等電芯外圍的輔助功能部件，并增添適用于無(wú)模組封裝技術(shù)的絕緣、隔熱材料……

可惜，外界對(duì)于CTP技術(shù)的認(rèn)知也就到此為止，因?yàn)槟呐率锹氏葹榱慨a(chǎn)車供應(yīng)CTP動(dòng)力電池的寧德時(shí)代都沒(méi)有公開(kāi)CTP技術(shù)的全部細(xì)節(jié)。比如，電芯究竟是如何與封裝包相連接的？今后在二次應(yīng)用或維修時(shí)，到底是拋棄整個(gè)動(dòng)力電池單元還是可以獨(dú)立替換單個(gè)電芯“模塊”？諸如此類的問(wèn)題仍有許多。只是，幾位CTP技術(shù)的先行者似乎并未意識(shí)到，恰是這些細(xì)節(jié)決定著CTP技術(shù)的未來(lái)。

道理很簡(jiǎn)單，CTP技術(shù)能否在市場(chǎng)上得到普及，首先得看其他電池供應(yīng)商是否會(huì)跟進(jìn)，接著要看有多少整車制造商會(huì)使用該技術(shù)，最后則看消費(fèi)者是否愿意為其買單。而這些問(wèn)題的答案藏在諸多細(xì)節(jié)之中。

擺在面前的重重困難

對(duì)于廠商而言，CTP技術(shù)的推行者要用事實(shí)或者第三方的檢測(cè)報(bào)告證明：去掉模組后，集成有BMS電池管理系統(tǒng)等附件的封裝包確如他們所介紹的那樣靠譜。而對(duì)于消費(fèi)者，CTP技術(shù)則要證明白己足夠安全且不會(huì)貴得離譜。

01.寧德時(shí)代已實(shí)現(xiàn)CTP電池的量產(chǎn)化。

02.率先搭載寧德時(shí)代CTP電池的新款北汽EU5電動(dòng)車。

另外，盡管CTP技術(shù)本身確實(shí)可以降低成本并提高生產(chǎn)效率，但Cell To Pack技術(shù)與現(xiàn)行的CellTo Module技術(shù)分別代表著兩種截然不同的生產(chǎn)模式，從CTM生產(chǎn)線切換到CTP生產(chǎn)線必然要花費(fèi)不少成本，而這些牽涉到利潤(rùn)的細(xì)節(jié)，同樣會(huì)影響到廠商的決策。可到目前為止，從寧德時(shí)代等幾個(gè)先行者的簡(jiǎn)略介紹中，并不能找到令人滿意的答案。相反，傳統(tǒng)的CTM技術(shù)現(xiàn)在不但占據(jù)著市場(chǎng)主流的地位，更有比亞迪等一線廠商繼續(xù)優(yōu)化該技術(shù)，逐步增加封裝內(nèi)電芯的容量，從而提高電池的能量密度——而使用CTP技術(shù)為電池減重的初始目的，本就是為提高電池的能量密度。

01.剖開(kāi)的Module模組以及內(nèi)部擁擠布置的Cell電芯。

02.包含多個(gè)模組的Pack封裝包。

03.完整的動(dòng)力電池封裝包括諸多輔助功能附件。

04.在一個(gè)模組內(nèi)加入更多的電芯，組成“大模組”，可以適當(dāng)?shù)販p少模組的數(shù)量并為動(dòng)力電池減輕一定的重量。

壟斷的攻與破

如此局面，顯然不利于CTP技術(shù)取代CTM技術(shù)成為動(dòng)力電池封裝技術(shù)的主流。不過(guò)，要是CTP技術(shù)當(dāng)真能成為業(yè)界主流，那肯定會(huì)顛覆現(xiàn)有的新能源汽車行業(yè)。首先，由于電芯直接與封裝相整合，而該技術(shù)的專利目前主要集中在電池供應(yīng)商手里，這意味著，整車制造商不能再像現(xiàn)在這樣自行封裝電池，而只能使用電池供應(yīng)商封裝好的成品，如此一來(lái)，整車制造商的采購(gòu)成本就會(huì)增加，而且造車的自由度也大受限制。同理，其他不掌握CTP技術(shù)的第三方供應(yīng)商很可能就此取消電池生產(chǎn)業(yè)務(wù)甚至結(jié)業(yè)。

名家CTP方案

1.寧德時(shí)代

首先要說(shuō)明的是，寧德時(shí)代在法蘭克福發(fā)布的是個(gè)“productplatform”——產(chǎn)品平臺(tái)。這意味著將來(lái)它還會(huì)基于CTP技術(shù)推出不同的動(dòng)力電池產(chǎn)品。不過(guò)，寧德時(shí)代并未透露其CTP技術(shù)的細(xì)節(jié)，只是宣稱，該技術(shù)能將電池的質(zhì)量能量密度提高10～15%，體積利用率提高15～20%，并把電池內(nèi)部安裝的零件數(shù)量減少40%。

寧德時(shí)代估計(jì)，用上CTP技術(shù)后，整個(gè)動(dòng)力電池單元的能量密度可從現(xiàn)行的180Wh/kg增加到200Wh/kg以上，而到2024年，這個(gè)數(shù)值將提升到350Wh/kg。順便一提，新款北汽EU5已經(jīng)用上寧德時(shí)代打造的CTP動(dòng)力電池。

2.蜂巢能源

有些意外的是，在一些資料的披露里，蜂巢能源拿到法蘭克福車展的已經(jīng)是第二代CTP產(chǎn)品。而據(jù)蜂巢能源介紹，相比傳統(tǒng)的模組電池，第一代CTP電池減少24%的零部件，第二代則將成組效率提升5～10%，空間利用率提升5%，零部件數(shù)量再減少22%。值得一提的是，按照相關(guān)資料的說(shuō)法，蜂巢能源的第二代CTP產(chǎn)品的價(jià)格可以比采用模組封裝的同等規(guī)格電池便宜0.21元Mh。不僅如此，蜂巢能源還表示在應(yīng)用多重防護(hù)之后，CTP電池能比傳統(tǒng)模組電池更安全。

其次，現(xiàn)行的GB/T34013-2017《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸》跟GB/T31485-2015《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求及試驗(yàn)方法》都是基于有模組的動(dòng)力電池制定的，要是無(wú)模組電池成為主流的話，那這兩項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)必定會(huì)修改，然后，就會(huì)在新能源汽車行業(yè)內(nèi)引起一系列連鎖反應(yīng)。

接著，在動(dòng)力電池回收與再利用領(lǐng)域也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變動(dòng)，倒是消費(fèi)者的選擇不會(huì)有太大的改變，因?yàn)樗麄兏緵](méi)得選……但這一切變革發(fā)生的前提是，CTP技術(shù)真正成為市場(chǎng)的主流，可在新能源汽車市場(chǎng)，變數(shù)實(shí)在太多，根本難以確定CTP技術(shù)會(huì)有一個(gè)怎樣的未來(lái)。