锂电池结构创新技术大汇总！

1年前浏览4741

近年来由于电池安全问题的限制，三元电池比能量难以大幅度增长。因此，行业转向了电池结构创新。自 2019 年起，中国企业发挥电芯制造优势，厚积薄发，电池结构从 355 模组和 590 模组，发展到宁德时代的 CTP/CTC、比亚迪的刀片电池、国轩高科 JTM 以及蜂巢能源的叠片工艺等。

这些创新电池结构的系统比能量和体积存储效率都有明显提升，使得原先磷酸铁锂电池难以应用到轿车上的问题基本得到解决，甚至可以做到 600 公里，超越了大众的 VDA、MEB 电芯尺寸标准，在电池结构创新方面，我国企业走在了国际前沿。

2019 年为动力电池结构创新元年，各动力电池企业以及各大车企积极探索动力电池结构创新，推出各类去模组化、集成化的电池结构创新技术，并在新能源汽车市场逐步予以应用。当前时代电池包模块化、标准化程度不断加深，整个电池包的生产环节集中度继续提升为大势所趋，以宁德时代、比亚迪为代表的动力电池企业以及以特斯拉为代表的各大新能源汽车车企对动力电池结构的进一步革新值得关注。

2019年开始动力电池企业积极探索结构创新，以CTP技术对电池包结构内部进行创新实现高质量降本增效，有效对冲了较大程度的原材料成本上升压力。

一方面通过电池包内材料件与结构件的减少降低材料与工艺成本，另一方面通过标准化与规模化生产提高生产效率降低生产成本，并且同时实现电池续航能力提升，连续打造爆款车型，2022年产品日益成熟后全面导向市场，尤其在原材料成本压力下将加快以CTP为代表的结构创新技术应用，不仅短期有效消化了成本压力，在长期指引了技术平价之路。

经测算，2021年以来，由于原材料价格上涨，电芯制造成本的大幅提升；其中三元锂电池电芯成本增加308.15元/Kwh，磷酸铁锂电池电芯成本增加276.20元 /kWh。原材料成本大幅上涨，倒逼电池厂商加速结构创新降本增效。

时间	产品创新	应用范例
2019年	蜂巢能源叠片电池工艺	——
2019年	宁德时代 CTP1.0	北汽新能源EU5车型
2020年	比亚迪刀片电池	首搭车型为比亚迪中大型高端轿车比亚迪汉
2020年	国轩高科 JTM集成技术	——
2020年	特斯拉 4680电池	特斯拉德州工厂生产的Model Y
2021年	广汽弹匣电池	广汽AION Y为首搭车型,AION V PLUS、AION S PLUS等同样应用
2021年	长城汽车大禹电池	首发车型为沙龙机甲龙,2022年起长城旗下车型将全面应用
2021年	中航锂电 one-stop电池	原预计于2022年6月推向市场
2021年	宁德时代 CTP2.0	蔚来系列75kWh电池包
2022年	零跑CTC 方案	零跑旗下全球首款CTC技术量产轿车——零跑C01
2022年	比亚迪CTB	首搭车型为比亚迪海豹
2022年	上汽魔方电池	上汽MG MULAN等上汽星云纯电专属系统化平台开发的车型
2022年	宁德时代麒麟电池 CTP3.0	极氪009为麒麟电池首发车型

一．动力电池结构创新核心指标

1.宁德时代

结构创新技术: CTP3.0（麒麟电池）

空间利用率: 采取多功能弹性夹层、底部空间共享方案，体积空间利用率最高可达72%

能量密度: 磷酸铁锂电池系统160Wh/kg；三元电池系统255Wh/kg

续航能力: 量产后整车续航1000km以上

散热能力: 全球首创电芯大面冷却技术，使换热面积扩大四倍，使得电芯控温时间缩短至原来的一半

充电路线: 支持4C快充，10分钟内可快充至80%

2.特斯拉

结构创新技术: 4680电池&CTC

空间利用率: 将电芯直接集成到底盘，提升空间利用率

能量密度: 4680电池能量相较于21700电池能量提高5倍

续航能力: 4680电池相较于21700电池续航里程提高16%；CTC技术可增加14%续航卫程；代表车型4680版Model Y 预估续航里程可达400英里，即643km

散热能力: 4680电池采用全极耳技术、蛇形冷却板贴附设计；CTC技术采取电芯间夹水冷板，同时在上方额外添加一层水冷板，且4680电池大圆柱间散热空间本身更大，整体散热能力优异

充电路线: 4680电池具备15分钟内可将电池从0充至80%电量的快充能力

3.比亚迪

结构创新技术: 刀片电池&CTB

空间利用率: 刀片电池成组时跳过模组和梁，空间利用率提升至60%；CTB技术则“电池上盖-电芯-托盘”的“三明治”结构，空间利用率提升至66%

能量密度: 第二代刀片电池处于研发阶段，能量密度或可达180Wh/kg

续航能力: 基于刀片电池的电池系统可轻松实现高续航，A级桥车可实现500km的续航、B级桥车可实现600km的续航、C级轿车可实现700km的续航；刀片电池首发车型比亚迪汉NEDC综合续航里程可达605km；CTB技术首搭车型海豹纯电动续航里程最高可达700km

散热能力: 刀片电池采取扁长化设计，散热面积大，内部回路长，同时采取独特水冷方案，将水冷板置于整个电池包的上方，与模组顶板直接接触，对电芯侧面窄边进行冷却，并在模组顶板与电芯侧面直接设置导热板；CTC技术则采用上层直冷板设计，电芯间无冷却设计

充电路线: 刀片电池33分钟可将电量从10%充到80%；CTB技术首搭车型海豹搭载高电压电驱升压充电方案，15分钟充电里程可行驶超300Km

4.蜂巢能源

结构创新技术: 叠片电池工艺

空间利用率: 边角处空间利用率更高

能量密度: 相较于同类型卷绕工艺电池，蜂巢能源的叠片电池能量密度提升5%

续航能力: 首发叠片NMx无钴电池支持单次充电可满足880公里需求

散热能力: 通过上下双层冷却，更精准的控制电池的温度，相对传统的PACK可以提高冷却效果40%

5.国轩高科

结构创新技术: JTM集成技术

能量密度: 使用磷酸铁锂材料体系，模组能量密度可以接近200Wh/Kg，系统180Wh/Kg，可以达到高镍三元水平

6.广汽集团

结构创新技术: 弹匣电池

能量密度: 系统体积比能量提升9.4%，到达302Wh/L，系统质量比能量提升5.7%，到达185Wh/Kg

续航能力: 应用车型中，AION LX Plus千里版续航能力量强，NEDC续航里程为702km

散热能力: 三维降温冷却系统包含全贴合液冷集成系统、高效散热通道设计、高精准导热路径设计，基于该系统，可使得散热面积提升40%，散热效率提高30%，有效防止热蔓延

充电路线: 应用车型中，ION V Plus使用超倍速电池技术，SPEED+充电5分钟续航112km、SPEED++充电5分钟续航207km

7.长城汽车

结构创新技术: 大禹电池

续航能力: 大禹电池首搭车型长城沙龙机甲龙CLTC工况续航里程802公里

散热能力: 当电芯发生热失控，系统可以在隔绝热源的同时，把热量疏导出去，达到散热，冷却的目的，整个流程大概分为八个方向：热源隔断，双向换流，热流分配、定向排爆、高温绝缘、白动灭火、正压阻氧、智能冷却

充电路线: 应用车型中，首搭车型长城沙龙机甲龙CLTC标准下充电10分钟续航401km

8.中创新航

结构创新技术: one-stop电池

空间利用率: 电芯层级、生产工艺等维度进行创新，空间利用率可提升5%

能量密度: 三元锂电池系统电芯能量密度300Wh/kg，pack能量密度240Wh/kg；磷酸铁锂电池系统电芯能量密度200Wh/kg，pack能量密度160Wh/kg

续航能力: 三元锂电池系统续航里程可达1000km；磷酸铁锂电池系统续航里程可达700km

散热能力: 采用高效热管理技术、集成液冷技术、热失控抑制技术等创新技术，换热效率提升50%

9.零跑汽车

结构创新技术: CTC方案

空间利用率: 将电池、底盘进行集成设计，提升空间利用率；CTC技术首搭量产桥车C01空间利用率比传统电池包方案高了5%

续航能力: CTC技术首搭量产轿车C01续航里程提升10%，搭载90kWh动力电池，两驱版可实现CLTC综合工况下717km续航，四驱版续航为630km

散热能力: 可兼容智能化，集成化热管理系统

充电路线: 未来可兼容800V高压平台，支持400kW超级快充，进而实现“加油式充电”，充电5分钟，续航200+km

10.上汽集团

结构创新技术: 魔方电池

空间利用率: 采取LBS躺式电芯以及先进CTP技术，具有超高集成度特性

能量密度: 三元锂电池能量密度达到180Wh/kg

续航能力: 魔方电池首搭车型MG MULAN能够实现3.8秒破百，CLTC工况续航里程可达520km

散热能力: 在上下两块电芯之间不做隔离，与相邻电芯的隔离用绝热材料做厚；除了电芯之间，在整包电芯隔绝上，使用冷却板和隔离结构，且躺平电芯冷却板采用立式布局。通过这样的被动热扩散方法，魔方电池能够直正实现零热失控。

充电路线: 未来可支持换电：通过ONE PACK 平台化设计统一尺寸，独创专利换电结构，MG MULAN可实现在同一装置上所有电池包的快换

二、动力电池结构创新核心要点

企业名称	创新技术	核心创新点
宁德时代	CTP1.0	去掉模组的侧板,转而用绑带来替代
	CTP2.0	进一步优化掉模组的两个端板,利用电池箱体上的纵横梁来代替端板
	CTP3.0 麒麟电池	采取"电芯-电池包"结构,取消横纵梁、水冷板与隔热垫原本各自独立的设计,集成为多功能弹性夹层，同时设计底部空间共享方案,采用全球首创电芯大面冷却技术
特斯拉	4680电池	大电芯、全极耳和干电池技术
特斯拉	CTC技术	将电芯直接集成到底盘,实现大三电、小三电、底盘系统以及自动驾驶相关的集体
比亚迪	刀片电池	通过阵列的方式排布在一起,在成组时跳过模组和梁,减少了冗余零部件后,形成类似蜂窝铝板的结构,从而大幅提升集成率；具有超级安全、超级强度、超级续航、超级低温、超级寿命、超级功率的"6S"理念
比亚迪	CTB技术	取消模组以及电池包上壳体的设计,将刀片电池通过与托盘和上盖粘连,形成"电池上盖-电芯-托盘"的"三明治"结构;结构强度优势明显
蜂巢能源	叠片电池工艺	将正极、负极切成小片与隔离膜叠合成小电芯单体,然后将小电芯单体叠放并联起来组成一个大电芯
国轩高科	JTM集成技术	直接用卷芯放在模组里面,一次完成制作,具有"成本低,制造过程简单,易形成标准化"的特点，最大亮点在于可以推动模组实现标准化
广汽集团	弹匣电池	当电芯发生热失控,系统可以在隔绝热源的同时,把热量疏导出去,达到散热、冷却的目的；具备超高耐热稳定电芯、超强隔热电池安全舱、三维降温冷却系统、第五代电池管理系统四大核心技术
长城汽车	大禹电池	针对热失控问题以"大禹治水,堵不如疏"为理念,"变堵为疏",采用"控+导=通"的核心技术原理,搭建4层5维安全矩阵,保证" 大容量高镍电芯"，"电池包任意位置"，"加热两个电芯并连续触发热失控"的情况下都能实现不起火、不爆炸；具备八大核心技术:热源隔断、双向换流、热流分配、定向排爆、商温绝缘、自功灭火、正压阻氧、智能冷却
中创新航	one-stop电池	基于"高度集成与极简化"的产品设计与制造,实现产品对"高比能、高安全、高可靠、低成本"的要求,其技术逻辑特征为模块化极柱、一体化电连接技术,也是其主要变革点；运用多项技术在电芯层级、生产工艺以及电池系统层面进行多维度创新
零跑汽车	CTC方案	将电池、底盘进行集成设计,重新设计电池承载托盘,使整个下车体底盘结构与电池托盘结构耦合,并通过减少冗余的结构设计,有效减少零部件数量,在提升空间利用率和系统比能的同时,使车身与电池结构互补,电池抗冲击能力及车身扭转刚度得到大幅度提升；软硬件实现双重创新,可持续进化
上汽集团	魔方电池	采取LBS躺式电芯以及先进CTP技术,其中躺式电芯布局为魔方电池最大的技术特点;具有超高集成度、超长寿命、零热失控安全防护三大优点

来源：锂电那些事

电路汽车新能源焊接自动驾驶爆炸材料控制工厂

著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载

首次发布时间：2023-06-20