深好文:刀锋之战!当代安培科技有限公司CTP与“刀锋”电池配置分析

显然,在政策和成本竞争的双重不利影响下,新能源技术需要向低成本、模块化、标准化方向演进。此时“技术成本”的下降并不是一件坏事,包括贵金属材料成本、R&D、制造成本的降低,将大大减轻整车的规划压力,一方面为品质提升预留更多空间,另一方面保持价格优势,提升整体性价比。

其实特斯拉模型?3采用的基于21700的一体化大模块已经显示出这种趋势的效果,相比之前的型号?3仅电池成本降低35%,对Model有很大帮助?3在全球市场一鸣惊人。

作为中国新能源技术的出口商,当代安培科技有限公司和比亚迪都根据这一趋势发布了自己的电池集成技术。当代安培科技有限公司CTP(Cell?去哪?Pack)的技术路线是基于高镍三元锂架构,其核心是减少模块数量,由多个大容量电池直接组成标准化电池组,然后灵活堆叠形成更大的电池模块,满足不同车型的储能需求。比亚迪的“刀锋”电池基于其擅长的磷酸亚铁锂技术。电池电芯也在向大容量进化,但电芯形状更扁更窄(长边可定制,电芯最大稳定长度可达2100mm),所以形象地命名为“刀锋”。多个“刀片”捆绑在一起形成电池组模块,几个大模块组合在一起形成电池模块。

两种技术在减少模块结构和提高封装效率方面可以说是殊途同归,大幅度降低了单连接线束和相关工艺的成本,大幅度提高了组效率(能量密度),但从应用的角度来看,还是可以发现一些差异。

电池模块作为布置在车辆下方的质量单一部件,必须考虑结构强度对复杂车辆环境的适应性。抵抗侧向碰撞的能力是最明显的需求,往往厂商通过电池组外壳的结构和材料应用来提高这种能力。而私家车长期使用,一般采用非承载式车身,没有大梁。电池结构还需要能够承受机体反复变形导致的长期应力变化。

通过结构分析可以看出,当代Amperex Technology Co .,Limited CTP技术由于考虑到体积封装效率的最大化,更容易受到对角线反复剪切应力的影响,这对于高压线束与冷却系统的连接是一个很大的挑战,长期使用的可靠性有待验证。但是比亚迪的“刀锋”电池实际上还是保留了模块封装和电池包封装的整体配置。同时从专利图中可以看出,其电池包包装将有可能根据车型需要预留变形空间,避免超薄大电芯直接受力。从结构耐久性来看,比亚迪刀片电池封装更容易做出可靠的产品。

但是,这样的保险结构也会带来其他问题。从公布的数据来看,比亚迪采用体积功率密度作为衡量指标,但不公布常用的重量功率密度数据。可以猜测,其结构重量叠加在铁电池本身上的比能不高,导致其重量功率密度在工信部标准计量平台上没有明显突破。根据之前的资料,刀片电池的封装重量功率密度可能达到180 Wh/kg左右,目前是。

从结构匹配的角度来说。作为电池及相关技术的单一供应商,当代安培科技有限公司需要面对更多的产品匹配考虑。但从目前的专利细节来看,CTP大模组的高度是不变的(而且还不够薄),同时还需要配套的外壳来适应不同的机型。这样的结构需要整车厂商在产品规划上做出相应的调整,但更棘手的问题是目前没有大规模的销量作为发展的支撑,对于单个电池供应商来说设计调整的风险是非常大的。这可能也是它声音大,但确实是计划投产的原因之一(已知BAIC肯定会投产)。

作为自主生产新能源汽车的比亚迪,“刀锋”电池可能从一开始就考虑到了自身产品的多规格适应性要求。“刀锋”的窄边做得越小越好,这意味着垂直高度可以更容易适应高底盘和低底盘车型的需求。未来可以在此基础上开发超薄底盘的多功能汽车,让用户使用更大的空间,挖掘新能源汽车的优势。同时我们也看到这种超薄电池的堆叠应用可能是为商用和高底盘大型SUV产品准备的,可以储存更多的能量。

当代安培科技有限公司CTP电池的另一个特点是单体电池容量大。单体电池容量从最初的50Ah增加到现在的200Ah以上,大大降低了病例的比例。同时,在充放电倍率不变的情况下,可以用简单的串联结构输出或接收更多的电流(提高功率和充电便利性)。此外,当代Amperex科技有限公司公布的信息显示,CTP电池仍将采用方形外壳封装,考虑到目前高镍电池的稳定性,这应该是更好的选择。

比亚迪“刀锋”电池的单体设计最初让我很惊讶。首先,这么大的单体长度并不是一个稳定的力学结构,在受到侧向力时,其抗变形能力非常弱。通常情况下,电池工作时会带来内部压力导致外壳膨胀,从而对周围的电池产生压力。所以分组时不得不仔细考虑落差问题,一方面要防震,另一方面要消除侧向应力,目前还缺乏这方面的证据。

另一个技术挑战可能来自电芯内部的卷绕方式。据推测,电池芯将采用多电极和多个独立卷绕单元的形式。其实可以看作是由多个小电池组成的大电池,只是这些小电池被封装在一个包装里。这对每个电芯的均匀性是一个极大的挑战,因为电池性能永远遵循康尼金定律,最差的一个决定了整体性能!

最终总结。综合来看,当代Amperex科技有限公司、有限CTP电池、比亚迪“刀锋”电池各有优势。宁德CTP具有更高的功率密度和更高的群体效率,对大多数汽车厂商的成本控制更友好,在一定重量的前提下更容易推出续航时间更长的产品;比亚迪的“刀锋”电池在结构灵活性和耐用性方面更有价值和想象力,大大增加了铁电池的性能,让其从商用或低端产品回归主流,这不得不说是一个相当大的进步。

从另一个角度来看,两家公司在技术架构上的差异也说明了一个事实,虽然两家公司都是新能源汽车的技术输出者,但比亚迪本身作为汽车工厂在技术积累上是有优势的。这种优势可能不取决于单一指标的提升,更多的是对用户环境的理解和理性解决,我觉得这也应该是其长期价值的落脚点。

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