【行業新聞】電池結構創新比拼，到底哪家技術強？

導讀：

最近，廣汽集團發布的新型鐵鋰電池技術引來行業的廣泛關注，該技術被命名為突破型復合電池技術——基于微晶技術的新一代超能鐵鋰電池技術。該技術在提升電池能量密度的同時，還延長了電池續航壽命、低溫性能和快充性能，優于普通的磷酸鐵鋰電池。

就在上周，寧德時代推出的麒麟電池揭開神秘面紗，這款電池最大的核心亮點是可實現整車1000公里的超長續航。這也就意味著，搭載這款電池的純電動汽車續航可以媲美燃油車，用戶幾乎可以實現完全沒有里程焦慮了。

　　其實，除了廣汽、寧德時代外，整車企業如特斯拉、比亞迪、上汽、長城等都擁有自己的動力電池研發技術，在電池新材料尚未突破之際，各家主要是以優化電池結構來提高動力電池的高性能和安全性。那么，這些百花齊放的電池技術究竟怎么樣，它們各自的優勢又有哪些？

2019年，寧德時代在全球首創無模組電池包，也就是第一代CTP技術，該技術讓電池包體積利用率突破50%。如今CTP技術發展到第三代，也就是前不久發布的麒麟電池，體積利用率達到72%，最直接的效果就是將三元鋰電池的能量密度提升至255Wh/kg，磷酸鐵鋰電池系統能量密度提升至160Wh/kg。

其實，寧德時代的麒麟電池也沒有對電芯材料做改變，而是進一步改進了電池組集成工藝，本質上是CTP 3.0技術的應用之作。

傳統的電池采用電芯-模組-電池包的裝配模式，而CTP則跳過了模組步驟，直接將電芯集成為電池包，因此也被稱為無模組電池包。由于取消了包裹在電芯外的模組，電池包有了更多空間排列電芯，系統能量密度得以增加，從而提升車輛的續航里程。

同時，麒麟電池CTP 3.0技術保留了電池上蓋板和托盤，將橫縱梁、水冷板與隔熱墊合三為一，集成為多功能彈性夾層，最終達到降低成本、有效阻隔熱失控的效果。

通過全球首創的電芯大面冷卻技術，還能實現5分鐘的快速熱啟動及10分鐘快充功能，改進后的電池成組技術，不僅適配磷酸鐵鋰電池，還適配于三元鋰電池。

也就是說，除了能量密度更高以外，麒麟電池還實現了續航、快充、安全、壽命、效率、以及低溫性能的全面提升。

從寧德時代公布的視頻里，一組數據也直接反映了麒麟電池和特斯拉4680電池性能的差別。寧德時代首席科學家吳凱表示：“在相同的化學體系、同等電池包尺寸下，麒麟電池包的電量，相比4680系統可以提升13%”。

據了解，寧德時代的麒麟電池將于2023年量產裝車，采用該電池的電動汽車續航里程將輕松突破1000公里。截至目前，包括理想汽車、路特斯汽車、哪吒汽車等多家車企相繼以各種方式透露將采用麒麟電池。

日前，寧德時代董事長曾毓群在重慶車展上透露，在技術路線上，寧德時代在做全固態電池、半固態電池，還有凝聚態電池。他表示，動力電池化學體系的創新、結構的創新、制造的創新，再加上商業模式的創新，整合在一起，才能推動新能源汽車行業的發展。

特斯拉的4680電池呈圓柱形，單體電芯直徑為46mm、高度為80mm，所以直接命名為4680電池。該電池材料上采用三元正極，電池組結構采用的是CTC方案，直接將圓柱電芯排列，形成電池艙。

與過去的1865和現在的2170電池相比，似乎4680電池體積變大了，但不只是這么簡單，4680電芯在結構上也有很多創新和改進。

因為電芯體積增大，電池的阻抗也同步增大，于是特斯拉采用了無極耳技術，選擇了在集流體末端留白未涂覆正/負極材料，這種設計大幅降低了電池的阻抗，解決了圓柱電池的發熱問題，且安全性和快充性能都有所提升。

另外，特斯拉的4680電池使用干電池電極工藝，不使用溶劑，而是將少量（約5%-8%）細粉狀PTFE粘合劑與正/負極粉末混合，通過擠壓機形成薄的電極材料帶，再將電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。這項工藝將會提高電池的能量密度，并且使生產能耗降低10倍。

除了以上幾個特點外，特斯拉的4680電池還在陽極材料、陰極生產過程方面進行優化，將電池的續航能力增加20%，成本還會降低。

經過改進，特斯拉將增加54%的電池續航，降低56%的每千瓦時成本，減少69%的投資生產成本，能量密度提升之余，生產成本大大降低。也就是說，特斯拉的4680電池可以做到性能和低成本兼得。

最近，海外版特斯拉Model Y搭載了4680型電池，電池容量僅50KWh，續航里程只有450公里，價格更低，適合大部分用戶。而那些對性能有要求的，可以選擇Model Y性能版或長續航版。

其實，特斯拉的4680電池也有短板，在空間占用尚不具備優勢，并且大批生產并不容易，主要難點在于極耳激光焊接的難度極高帶來的低良品率，另外就是產能有限，不然特斯拉也不會大量采購寧德時代的方形電池了。

比亞迪的刀片電池可謂是響當當的存在，該電池本質上是磷酸鐵鋰電池，比亞迪通過對電芯外形、布局排列重新進行設計，還有生產工藝上的改進，讓電池看起來更薄，有刀片的既視感，而電池容量卻得到大幅提升。

比亞迪的刀片電池通過國內最嚴苛的“針刺測試”和“重卡碾壓測試”，官方更是喊出刀片電池永不起火自燃的口號，安全性絕對屬于國內一流的水準。

從結構上來看，比亞迪的刀片電池通過陣列方式排布在一起，就像“刀片”一樣插入到電池包里面，電芯由立放變為側放，在成組時跳過模組，減少冗余零部件，形成類似蜂窩鋁板結構，最終達到同樣空間裝入更多電芯的設計目標，并且電芯之間互不干擾，安全性也得到增強。

刀片電池使用的是磷酸鐵鋰電池，能量密度大約為140Wh/kg，考慮到電池管理系統及其他組件，在空間利用率方面高達60%，遠高于傳統電池空間利用率，這樣不僅提升了能量密度，還延續了磷酸鐵鋰電池的安全優勢。

在最新量產的海豹上，比亞迪通過CTC技術將電池與車身融合，進一步加強電池的安全性，打造出“撞不斷的電動汽車”。

與比亞迪的合作，目前已經有不少車企成為比亞迪刀片電池的客戶，包括一汽紅旗、長安汽車、豐田、福特、戴姆勒等。

在安全性和使用壽命方面，比亞迪刀片電池確實有著突出優勢，而續航和快充，可能是其目前的最大短板了。目前純電車續航突破1000km已經成為車企宣傳的最大賣點，而刀片電池在能量密度方面較低，所以比亞迪急需帶來性能更強的刀片電池2.0版本。

廣汽集團在科技日發布了一款微晶超能鐵鋰電池，通過在磷酸鐵鋰電池中引入第二相正極微晶，以及三項創新技術，改善了磷酸鐵鋰電池的能量密度、低溫、快充、循環等性能。

在電池技術原理方面，廣汽微晶超能鐵鋰電池在傳統磷酸鐵鋰電池的基礎上，引入了更高容量的第二相正極微晶活性材料，在提升能量密度的同時，通過離子多通路分流技術、陰極電勢能緩沖技術、OCV三維空間響應面重構技術全面提升了磷酸鐵鋰電池的性能。

通過這些調整，這款電池相比市面上的量產磷酸鐵鋰電池，單體質量能量密度由185Wh/kg提升到了210Wh/kg，電芯質量能量密度提升13.5%；微晶超能鐵鋰電池的體積能量密度由400Wh/L提升到了480Wh/L，體積能量密度提升20%。

同時，這一電池還改善了磷酸鐵鋰電池低溫性能比較差的問題，將零下20度的容量保持率提升了10%，充電時間也有了25%的提升。

此外，微晶超能鐵鋰電池的續航壽命也更優秀，在循環4000次之后容量保持率還可以維持在80%以上，電池壽命可以達到150萬公里。這一數據甚至超過了比亞迪刀片電池可充放電3000次以上，電池壽命為120萬公里的成績。

可以說，廣汽的微晶超能鐵鋰電池將磷酸鐵鋰電池的各項性能都提升了一大截，甚至要超越比亞迪的刀片電池。據了解，該電池技術將率先搭載到埃安旗下最新車型上，預計最早明年上車。

其實，近幾年廣汽在電池研發方面一直都比較超前，去年年底推出的“海綿硅負極片電池技術”，核心原理讓電池內部的硅負極片變得像海綿一樣柔軟有彈性，使硅在充放電過程中的膨脹收縮被限制和緩沖，不會碎裂，充分發揮大容量的優勢，儲存更多的能量。

而搭載“海綿硅負極片電池技術”的廣汽埃安AION LX Plus作為首款續航超1000km的純電車型，也已經在年初上市。

還有彈匣電池也將電池的安全等級提升了一個新的高度，以及廣汽還具備3DG石墨烯制備技術，以及將石墨烯材料應用到快充鋰離子電池、超級電容、鋰硫電池和輕量化車身材料等領域的能力。

不論是基于微晶技術的新一代超能鐵鋰電池，還是石墨烯技術，都是廣汽在電池技術方面的進步，不過具體表現如何還要等該技術搭載在量產車上才能驗證。

長城的大禹電池的設計理念就是“變堵為疏”，采用三元811大容量高鎳電芯，通過熱源隔斷、雙向換流、熱流分配、定向排爆、高溫絕緣、自動滅火、正壓阻氧、智能冷卻技術實現電芯內部熱量被迅速導流，在電池包內任意位置、單個或多個電芯觸發熱失控的情況下均能實現不起火、不爆炸。

從技術層面來看，大禹電池從電芯、模組、電池系統、整車四層進行匹配，從電芯測試、系統數據、安全設計、虛擬仿真、測試驗證五個維度設計理念，實現電池熱失控安全防護。

大禹電池技術一個最根本的優勢是解決了未來主流NCM811高鎳電芯的安全性問題。另外還能解決不同化學體系電芯問題，其中就包括能量密度突破190Wh/kg的NCM811三元鋰電池，也包括未來隨著鎳含量提高電池能量密度更高的三元鋰電池，還包括三元鋰電池體系的NCA（鎳鈷鋁）電芯及無鈷電芯等，當然也能覆蓋磷酸鐵鋰電池。

同時，大禹電池技術還可百搭不同PACK的應用技術，滿足未來CTC（Cell to Chassis）電池PACK與融合方式，進一步提升整體剛性。

據悉，大禹電池技術首搭車型為沙龍品牌第一款車型，我們也期待該技術盡快落地，為電動汽車提供更安全的駕駛環境。

電動汽車生存之戰，從動力電池爭鋒開始。電池技術競賽是一場攻堅戰，提升性能和降低成本是電池的永久命題，在電池材料短期內難有根本性突破時期，電池結構創新成為車企的重要抓手之一。在有限的底盤空間，最大限度提升電池體積利用率，體積利用率提升也能提升電動車的能量密度，關系著電動汽車續航能力、快充速度及性能表現。

在電池結構創新競技中，整車企業和電池廠難分勝負。但可以肯定的是，固態電池有望成為下一個技術高點，軟包作為與之最匹配的封裝技術，是電池工藝的未來，期待動力電池行業能有新的突破。

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