大电芯/CTP/固态电池中国电池技术升级多样化

动力电池安全性和能量密度提升是当前主机厂的主要诉求之一，倒逼电池企业技术升级。

从技术升级路径来看，国内外动力电池技术领域出现了多个创新性的变化，当前电池企业在提升电池产品性能方面主要从物理和化学两大方面着手。

一方面是在电芯尺寸、模组和PACK结构方面进行设计优化。典型做法是电芯尺寸变大和去模组化的CTP模式，主要作用是提升电池包体积利用率，从而提升电池包系统能量密度。代表企业有比亚迪和宁德时代等。

在电芯方面，比亚迪近期申报了一项单体电池和电池包方面的新型专利，目的在于提出一种单体电池。该单体电池的散热能力强，且利于在动力电池包内的整体排布，从而提高动力电池包的空间利用率、扩大动力电池包的能量密度，进而增强动力电池包的续航能力。

具体来看，比亚迪正在研发一种长度L＞600mm的电芯；所述电池本体的长度L与宽度H满足：L/H＝4——21。作为一些实施例，电池本体110的长度L为600mm——1500mm，最长可到2500mm。

戳此查看《比亚迪推出600mm电芯体积利用率提升至80%》

比亚迪宣称，将该单体电池应用于电池包可产生以下技术效果：1、电池包的体积利用率显著提高；2、电池包的成本显著降低；3、电池包稳定性、可靠性增加；4、电池包的散热安全性能显著提高。

从路径来看，比亚迪的做法主要是做大电芯尺寸，增强散热能力，减少电芯和结构件使用数量，提升空间利用率，从而提升电池包体积能量密度，实际上也是CTP模式的一种。

而谈到CTP，当前包括特斯拉、宁德时代、比亚迪、蜂巢能源等公司都在开发CTP技术，最典型代表就是宁德时代。

2019年，宁德时代率先推出全新CTP技术的电池包。宁德时代表示，CTP电池包体积利用率提高了15%-20%，零部件数量减少40%，生产效率提升了50%。

与比亚迪相比，宁德时代申请的电池包专利取消了现有技术中的电池箱体，直接将电池模组通过固定件穿过套筒或者利用安装梁直接装在整车内。

其优势主要有两点：第一，CTP电池包因为没有标准模组限制，可以用在不同车型上，使用广泛。第二，减少内部结构组建，CTP电池包能提高体积利用率，系统能量密度也间接提升。其散热效果要高于目前小模组电池包。

戳此查看《从专利看宁德时代与比亚迪CTP技术》

不过就目前CTP技术而言，并不是完全没有模组，而是使用大模组或不用模组等形式。

另外，需要注意的是，CTP技术虽然有利于降低电池包价格，但要真正的完全没有模组，实现所有电池在内部进行串并联，就当前技术而言存在较高的安全风险。

因此，当前业内比较折中可行的方法是优化模组结构，其中从390模组升级为590模组成为众多电池企业提升电池能量密度的可行路径。

当前，包括LG化学、SKI、宁德时代、中航锂电、微宏动力、万向一二三、力神电池等国内外电池企业都在开发590模组，主要配套高端车型，续航或超600km。

戳此查看《6家电池企业590模组设计路径》

业内人士表示，590型号是真正为纯电动平台MEB开发的标准模组，从一开始就具备成为通用模组所有条件。

相比355和390等其他型号，590模组尺寸大，能降低成本和成组效率最高。同时590模组一旦普及，会加速电动汽车平民化进展。

戳此查看《590模组“百家争鸣”》

另一方面是对电池材料体系进行优化升级，降低钴含量或导入高镍+硅碳体系以及固态电池，提升单体能量密度，从而提升系统能量密度。

从技术难度来看，高镍三元电池目前已经实现了商业化应用，其中宁德时代在2019年实现NCM811电池大规模装机，后期还将有更多电池企业量产NCM811电池。

而固态电池被认为是下一代电池的主流，目前国内外电池企业都在积极布局。但囿于在技术、成本、工艺、原料等方面的原因，固态电池的商业化还存在较远的距离。

目前，包括清陶能源、辉能科技、赣锋锂业、万向一二三、卫蓝新能源、珈伟股份、巨电新能源等锂电企业都已经建立了固态电池产线或试验线，有些甚至已经宣布投产，但主要还是处于小试或中试阶段。

此外，还有一些电池企业和材料企业在积极研发固态电池，代表企业有宁德时代和天赐材料等。

戳此查看《宁德时代/天赐材料固态电池技术解析》

其中，宁德时代研发的是固态锂金属电池，并申请了刚性膜片及固态锂金属电池专利。

在技术路径上，一方面使用金属锂作阳极，利用锂比容量3860mAh/g，电化学势为-3.04V等优势，其能量密度达400Wh/kg以上。另一方面解决了安全性和循环寿命等难题，有力提升了固态锂金属电池的循环性和降低短路发生几率。

天赐材料也申请了一种固态电池制备方法专利，可有效提升电池的本征特性和电化学性能，提高固态电解质离子传导率，而且制备工艺简单，具有可重复性和量产性。

此外，包括天津力神、珠海冠宇、深圳比克、深圳先进研究院、中国科学院宁波材料研究所等企业也在研发固态电池技术，主要还处于研发阶段。

总体来看，在补贴退坡和市场竞争加剧等作用下，中国动力电池技术在近几年获得快速提升，新材料、新工艺、新技术不断涌现，助推中国动力电池整体技术升级。

随着松下、三星SDI、LG化学等日韩企业加速重返中国市场，其新型电池技术也将对中国电池产业产生影响和冲击，倒逼中国电池企业进一步技术升级。