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CICC:從“麒麟電池”看動力電池結構的演變趨勢

CICC認為,上壹次電池技術周期主要是電池材料創新引領的,以高鎳三元為代表;當下,物質層面的創新叠代在放緩,結構層面的創新在加速。從電池層面的4680、刀片等新結構,到系統層面的CTP、CTC技術,將成為此輪電池技術周期的主線。

以下為原文內容:

麒麟電池發布,電池組性能升級。麒麟電池是當代安培科技有限公司的第三代CTP電池組。相比前兩種CTP技術,麒麟電池完全取消了模塊外形設計,通過散熱結構的優化,進壹步提高了麒麟電池的安全性、續航能力、快充性能和比能量密度。

電池結構創新層出不窮,沒有模塊化、集成化的趨勢。隨著電池材料技術叠代放緩,疊加當前原材料漲價背景,電池結構創新將成為車企和電池廠進壹步提升性能、降低成本的重要抓手。在電池層面,比亞迪推出了刀片電池以提高空間利用率,而特斯拉推出了4680個大型圓柱形電池以促進電池能量密度。在系統層面,當代Amperex科技有限公司先後推出了三代CTP技術,比亞迪、特斯拉推出了CTC/CTB電池體壹體化技術,零跑、SAIC等汽車廠商也推出了MTC/CTP等技術創新。我們相信無模塊化開發將成為壹種趨勢。

我們認為,動力電池模塊向大尺寸、無模塊方向發展,是電池質量提升後追求能量密度的必然選擇。為了提高電動汽車的續航裏程,需要在有限的底盤空間內提高體積利用率,放置盡可能多的動力電池,增加實際電量。前期由於電池生產成熟度低,壹致性和穩定性較弱,需要更多模塊來增強電池安全性,降低維護成本。目前,隨著電池單體質量的提高,電池公司不斷開發大模塊甚至無模塊,以減少內部零件,提高組效率和電池體積能量密度。同時,CTP等非模塊化技術也有助於降低電池成本,促進標準化、電池替代等新商業模式的推廣。

電池封裝結構的叠代將加劇電池企業間的分化,擁有CTP/CTC領先技術能力的電池廠有望進壹步鞏固配套份額,獲得技術溢價帶來的超額收益。技術能力弱的車企完全把CTP/CTC電池組的設計交給有實力的電池廠,電池廠向下遊延伸,同時與車企的綁定粘性進壹步增強。技術能力強的車企會主導CTP/CTC設計,形成差異化競爭,只會和壹些技術實力強的電池廠聯合開發。剩下的電池廠商會從模塊供應商退化為電池供應商,支撐價值下降。

危險

新能源汽車銷量不及預期,新技術應用推廣不及預期,行業競爭加劇。

主體

麒麟電池發布,電池組性能再次升級。

麒麟電池是當代安培科技有限公司的第三代CTP技術(CelltoPack)。與傳統的“電池-模塊-電池組”三級結構相比,CTP技術省去了或減少了模塊組裝環節,將電池直接集成到電池組或更大的模塊中,最終達到提高系統級能量密度、降低成本的目的。當代安培科技有限公司的第壹代和第二代CTP的設計方案實質上是用大模塊代替了小模塊,仍然保留了模塊的配置;根據當代Amperex科技有限公司公布的麒麟電池結構,第三代CTP技術:1)完全取消模塊布局,2)創造性地取消了電池組橫縱梁、底部水冷板、隔熱墊的獨立設計,集成為多功能彈性夾層,使麒麟電池具備以下優勢:

速度溫度控制,安全性提高。麒麟電池在兩塊電池之間設計了液冷板,電池雙面冷卻,換熱面積比原來的底部冷卻方案擴大了4倍,電池控溫時間縮短了50%,電池溫度異常時冷卻極快,有效阻斷熱失控,安全性更好;

支持4C高壓快充技術。電芯雙面散熱設計,可以提高散熱效率,進而可以適應更大的電流和高壓快充(4C),實現5-5分鐘熱啟動,10分鐘80%充電。

提高電池壽命。中間的多功能彈性夾層設計可以在電芯膨脹時起到壹定的緩沖作用,相對於將電芯貼在電芯上的設計,延長了電池的循環壽命;

比能量增加。麒麟電池完全取消了模塊的排列,進壹步減少了結構件的消耗。同時,壹體化冷卻結構具有水冷、緩沖和結構支撐多重功能,減少了橫梁和縱梁的設計,提高了電池組的空間利用率。從第壹代CTP到麒麟電池,電池組的空間利用率從55%提升到72%,間接提高了系統的能量密度。磷酸亞鐵鋰體系的能量密度為160wh/kg。三元電池可達255wh/kg,比4680電池多13%。匹配三元技術,可支持電動車實現1000km以上續航裏程。

圖表:當代安培科技有限公司麒麟電池組結構示意圖。

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