無效”進化—電芯融合技術

奧迪e-tron 55 quattro鋰離子電池包

比亞迪的刀片電池其實也屬于CTP無模組電池

自從新能源汽車被相關政策“欽定”為市場主流之后，技術解決方案的進化便愈發依賴于投資風口給予的機遇，而消費者也樂于跟風熱議“自動駕駛”“智能座艙”等新概念名詞。如無意外，在2022年的新晉爆款里頭，“CTX”也就是“Cell to X 電芯融合技術”必將占有一席之地。

不過，“Cell to X”概念本身卻不是在2022年才初登場的。在2019年甚至是更早的時候，眼看無法在短時間內提升電芯容量以解決續航焦慮，新能源車的幾大電芯供應商便不約而同地提出“Cell to Pack”概念，并著手推進該技術的商業化。

所謂“Cell to Pack”，是指將常見的動力電池包封裝模式“Cell電芯—Module模組—Pack封裝”里頭最為繁重的Module模組給“去掉”，改由Cell電芯直接融合Pack封裝構成動力電池包。

此舉其實頗為冒險。畢竟模組是維持電芯安全工作的重要部件，并且在經過數代的優化之后已相當完善，而搶先研發“Cell to Pack”動力電池的廠商卻要憑借來自實驗室的理論數據去“舍棄”這樣的模組。

因此，當時除比亞迪等個別車企外，多數新能源汽車制造商選擇改用大模組封裝：使用集成度更高的模組零件，再整合模組并加入更多的電芯，從而實現在為動力電池包整體瘦身的同時，提升動力電池單元的能量密度。

自此，新能源汽車的動力電池包就分為兩類：CTM模組電池跟CTP無模組電池——盡管多數CTP電池只是將模組化整為零，把各大模組零件集成到電芯或封裝上而已，并未徹底割棄模組，但業界依然默認它們屬于CTP電池。

然而，在CTP電池商業化落地后，電芯供應商與整車制造商之間的矛盾卻日益凸顯。手握CTP電池發明專利的電芯供應商原本打算借此壟斷新能源汽車的動力供應鏈，可實際上，并沒有整車制造商會任由供應商掌控自己的經營和生產。于是，那些擁有技術研發底蘊的車企陸續祭出反制措施，比如用大模組和標準電芯繞開CTP的專利，更有比亞迪這種直接研發出自有專利CTP電池的整車制造商。

或許是為從整車制造商手里扳回一城，2020年8月12日，寧德時代在中國汽車藍皮書論壇上透露，他們正在開發一項新技術，以進一步提高集成效率，增加電動汽車的續航里程，這便是“Cell toChassis”，簡稱CTC。

相比CTP，應用CTC技術的電池包已不再單獨通過螺栓等零件安裝到車架上，而是直接與底盤部件融合在一起。這意味著，車企不僅在生產時要兼顧電芯供應商的要求，甚至可能在研發架構平臺的時候就得跟電芯供應商展開合作。

對此率先做出回應的，是特斯拉。2020年9月22日，特斯拉在其每年一度的Battery Day上發布名為Structural Battery Pack的全新電池封裝模式。

寧德時代的CTP無模組電池已推出第三代產品

特斯拉的Structural Battery Pack其實也屬于Cell to Chassis技術，即將電池包與底盤整合在一起

盡管看上去是將模組悉數撤去的CTP電池，但媒體很快發現，Structural Battery Pack其實跟CTC一樣，都是跟車架整合在一起的結構，為此媒體還特意將其命名為“Cell to Body”封裝模式。

自此，電芯供應商與整車制造商針對CTC技術的話語權之爭正式拉開帷幕。目前，車企暫時處于領先位置：先是特斯拉于2022年4月向美國得州工廠的員工交付首批采用Structural BatteryPack封裝模式及4680新型電芯的Model Y;之后，零跑汽車又在2022年5月發布應用CTC技術的全新車型C01，并公布預售價格。而寧德時代眼下正忙著推廣旗下的第三代CTP電池，至于CTC電池系統，則要等到2025年才開始布局。

而這，其實是CTC技術本身特點導致的結果。畢竟CTC的本意就是將電池包與車體結構合為一體。因此，車廠可以在研發時就將現有的CTP電池包設計成像底盤那樣的車體結構組件，進而在生產過程中省去安裝電池包的工序，從而減少生產成本并增加車內的縱向空間，順便還能進一步提升車身的抗扭剛性。

但整車制造商并未提升電芯本身的性能，以至于消費者暫時無從享用新技術帶來的福利。以換裝4680電芯的特斯拉Model Y為例，雖然員工的內購價相比此前的市場價有所降低，但車輛的充電時間跟續航里程并沒有得到明顯的改善。相反，由于電池包與車體集成在一起，更換電池就必然要拆底盤，為此消費者要承擔更多的維修成本。不僅如此，消費者還得面對車廂與電池各自的密封性、可靠性等多方面的未知風險。對于這些問題，整車制造商若不盡快解決，將來或成電芯供應商扭轉局面的突破口。

但無論今后電芯供應商是否會造出更勝一籌的電池一體化車架，并以此奪回CTC技術的話語權，雙方都會繼續內卷并推進“Cell to X 電芯融合技術”的進化。甚至在未來出現融合電機及其配套系統的智能化動力底盤后，還會出現專門打造動力底盤的第三方加入戰局。屆時，群雄爭霸，誰能手執牛耳亦未可知也。

CTP無模組電池現狀

目前，主流CTP電池依然配有隱形的模組。以比亞迪的刀片電池為例，除電芯本身集成端板和側板外，仍留有簡化的外殼跟外部安裝結構，至于冷卻系統等周邊則集成到由高強度蜂窩鋁板構成的電池包邊框、底板等部件上，從而獲得50%以上的體積利用率，以及與811型三元鋰電池相近的單位能量密度，預計可為車輛提供600公里以上的續航里程。

不同于主打磷酸鐵鋰的比亞迪，寧德時代的第三代CTP電池同時有三元鋰電跟磷酸鐵鋰兩個版本，對應的能量密度分別為255瓦時/千克和160瓦時/千克。相比刀片電池，寧德時代的麒麟電池將橫縱梁、水冷板與隔熱板集成為多功能彈性夾層，從而讓體積利用率突破72%，并使整車的續航里程有望達到1000公里。不過，麒麟電池得到2023年才能實現量產，要比刀片電池晚不少。

對比特斯拉、零跑與比亞迪的CTC方案

當前主流的CTC方案可分為三類，各自的代表分別是：特斯拉的Structural Battery Pack、零跑的CTC以及比亞迪的CTB。

三種方案之間最大的區別在于電池包與車體結構的連接方式。在特斯拉的解決方案里，座椅支撐、車架底面的橫梁結構以及電池包的上蓋板被整合在一起，并與座椅、電池控制模塊等部件構成一個總成部件，通過螺栓跟線束與車身相連。雖然便于拆裝和整體更換，但密封性及安全效果存疑。

零跑的方案與特斯拉的類似，但特斯拉是將封裝好的電池包先與車身結構整合再裝車，而零跑的CTC電池卻是沒有上蓋板的，改由車身底盤結構充當上蓋板，這需要極好的密封工藝才能保證電池包的氣密性。

相較之下，比亞迪的CTB方案則更適合傳統車企。因為CTB是在保留車底橫梁結構的基礎上，單獨將車廂地板與電池包合二為一，再進行裝車，既不破壞車體的受力結構，又能保證電池包本身的密封性，但對于車廂靜謐性的影響還有待考驗。