經過幾個月的等待,市場和投資者關注的寧德時代(300750.SZ)新一代電池產品終于揭開了神秘面紗。6月23日,寧德時代正式發布第三代CTP——麒麟電池,預計2023年量產上市。
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新定義的電池結構設計
CTP(Cell To Pack,無模塊動力電池組)是一種電池結構和集成技術。寧德時代表示,麒麟電池的系統集成度創下全球新高,通過去除動力電池組中的冗余結構件,最大限度地利用動力電池的內部體積。根據公司提供的數據,麒麟電池體積利用率超過72%,能量密度可達255Wh/kg,全車1000公里續航可輕松實現。
在電池產品迭代的道路上,材料體系創新和結構創新是必不可少的。更先進的電化學系統使活性物質具有更大的能量。更簡潔的系統結構幫助電池組發揮最強的作用。然而,根據中金公司的最新研究報告,隨著電池材料技術迭代的放緩和當前原材料價格上漲背景的疊加,電池結構創新可能成為汽車公司和電池廠進一步提高性能和降低成本的重要起點。中金公司認為,電池結構創新將由電池和系統水平共同推進。
在系統層面上,具體來說,相關創新變種較多,但整體上體現了去模塊化、集成化的特點。據悉,為了提高續航里程,電動汽車應在有限的底盤空間內提高體積利用率,盡可能多地放置動力電池,以增加實際帶電量;仡檮恿﹄姵啬K的演變過程,模塊從差異化發展到標準化,以降低開發成本,逐步發展到大規模、無模塊化,提高體積利用率,進一步促進成本降低。
從CTP從系列產品的發展過程來看,寧德時代從電化學的本質出發,不斷拓展系統結構。2019年,寧德時代第一代無模塊電池包CTP,率先使電池體積利用率超過50%,提高組裝效率,提高系統能量密度,為電力電池的發展提供新的思路和方向;第二代CTP在第一代技術的基礎上迭代,進一步降低零件,提高系統能量密度,提高續航里程,與此同時,該產品也得到了特斯拉、小鵬、蔚來等頭部品牌的認可。如今,在過去技術迭代的基礎上,第三代產品不斷優化功能邊界、空間結構、水冷技術等功能,圍繞消費者關注的電池安全性能、壽命和快速充電。
功能、空間、電池共同努力
在麒麟電池的技術更新和功能邊界突破方面,寧德時代透露,麒麟電池的集成需求將縱梁、水冷板和隔熱墊三為一,集成為多功能彈性夾層。在夾層內搭建微米橋連接裝置,配合電池呼吸靈活自由伸縮,提高電池全生命周期的可靠性。由電池和多功能彈性夾層組成的集成能量單元在垂直行駛方向上構建了更穩定的應力結構,提高了電池組的抗振動和沖擊能力。
在空間結構方面,寧德時代表示,麒麟電池在設計中采用了精確的計算和AI模擬等技術創建了底部空間共享方案,智能分布了結構保護、高壓連接、熱失控排氣等功能模塊,釋放了6%的能量空間。同時,它可以滿足國家標準電池安全測試的要求,如底部球擊。
值得一提的是,在上述電池組無模塊化設計的趨勢下,提高了對隔熱失控的要求,也帶來了液冷結構和隔熱材料的變化。液冷板是電池液冷系統的核心部件。
寧德時代表示,世界上第一個電池大面冷卻技術這次應用于麒麟電池。根據電池的變化,水冷功能放置在電池之間,使換熱面積擴大四倍。電池溫度控制時間縮短到原來的一半,支持5分鐘快速熱啟動和10分鐘快速充電。而且,在極端情況下,電池可以快速冷卻,有效阻斷電池之間的異常熱傳導。麒麟電池可以實現全化學系統的熱穩定性和熱安全性,從而適應更高能量密度的材料升級。
研究報告顯示,液冷板設置在電池組底部,作用于電池模塊底部,結構設計簡單,成本低,但散熱效果和單體溫度均勻性一般。麒麟電池在電池之間設計立式水冷板,電池雙面冷卻,提高電池熱交換效率,冷板與縱梁、保溫棉一體化設計,具有支撐、水冷、保溫、緩沖四種功能,實現零熱失控
麒麟電池通過元電池系統的能量密度提高到255Wh/kg,磷酸鐵鋰電池系統的能量密度提高到160Wh/kg。在相同的化學系統和相同的電池組尺寸下,麒麟電池組的功率可以比特斯拉開發的4680系統提高13%,從而全面提高耐久性、快速充電、安全性、使用壽命、效率和低溫性能。
值得注意的是,麒麟電池發布后,多個知名汽車品牌與寧德時代在微博上互動,似乎意味著正式宣布合作。理想汽車創始人兼董事長CEO李翔在發布當天轉發了相關消息的微博,并寫道明年見。后來,寧德時代的官方微博轉發了李翔的微博,并表示麒麟有理想;哪吒汽車還與寧德時代的微博互動,稱麒麟去山海和一起去山海;消息發布第二天,英國豪華汽車品牌路特斯轉發了寧德時代麒麟電池微博,并表示:創新之巔,展望未來。路特斯將和好伙伴一起出發,一起去新的征程。”
盡管仍有許多痛點,但新能源汽車的滲透率和市場份額仍在不斷提高。根據乘聯數據,2022年1月至5月,國內新能源乘用車零售171.2萬輛,同比增長119.5%。2022年5月,國內新能源汽車零售滲透率為26.6%,比2021年5月11.6%提高15個百分點。與此同時,對新能源動力電池的需求也在穩步增加。根據中信證券研究報告,2021年全球新能源汽車動力電池需求約為297GWh,預計到2025年,全球新能源汽車動力電池需求將達到1380GWh,行業進入TWh中長期增長決定了時代SyncMOS代理性高,空間大,增速快。
根據寧德時代年度報告,公司正在繼續推進材料體系、系統結構、極限制造和商業模式四大創新體系的建設,公司正在研究系統結構創新CTP下一代技術CTC(Cell to Chassis,集成電動底盤)集成動力電池電池、相關部件和底盤,進一步降低制造成本,提高新能源汽車的耐久性。該公司表示,將始終關注技術起源、自主創新、不斷自我超越,推動電動汽車全面超越燃油汽車。
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