寧德時(shí)代CTP3.0麒麟液冷設(shè)計(jì)

CTP3.0麒麟電池技術(shù)

了解麒麟電池先要理解什么是CTP技術(shù)，CTP將電動(dòng)車的電池與底盤(pán)做融合的技術(shù)，英文全稱為cell to pack，也就是無(wú)模組動(dòng)力電池包，本質(zhì)上就是為了在車身中塞下更多的電池，在沒(méi)找到更高效電池材料的前提下，盡量把“油箱”做大。

目前寧德時(shí)代推出的麒麟電池是寧德時(shí)代第三代CTP技術(shù)的產(chǎn)物，它的體積利用率突破72%，能量密度可達(dá)255Wh/kg，如果裝車的話，可以使整車突破1000km續(xù)航。就目前各家的公布的數(shù)據(jù)來(lái)看，寧德時(shí)代推出的麒麟電池是目前市面上能量密度最高的量產(chǎn)電池包，換句話說(shuō)，誰(shuí)先用上了麒麟電池，誰(shuí)家的電動(dòng)車先突破1000km大關(guān)。

舉兩個(gè)例子對(duì)比：

特斯拉4680的體積利用率為63%，電池組能量密度為217Wh/kg；

比亞迪全新的CTB刀片電池體積利用率為66%，電池組能量密度為200Wh/kg。

麒麟電池優(yōu)勢(shì)：

1）大幅提高安全性，水冷板附加隔熱作用，可實(shí)現(xiàn)無(wú)熱擴(kuò)散；

2）提升快充性能，電芯雙面水冷；

3）提升循環(huán)壽命，電芯加緊后壽命會(huì)短一半，也就是放松一點(diǎn)的話，循環(huán)壽命能長(zhǎng)一倍，水冷板附加緩沖作用；

4）提高比能量：水冷、隔熱、緩沖功能三合一，空間得到大幅節(jié)省，磷酸鐵鋰可達(dá)160Wh/kg、290Wh/L，三元高鎳可達(dá)到250Wh/kg，450Wh/L，比4680多裝13%的電量。

（一）麒麟電池創(chuàng)新點(diǎn)

（1）重構(gòu)水冷系統(tǒng)

麒麟電池采用了集成式的多功能彈性?shī)A層，寧德時(shí)代將電池包中的橫縱梁、水冷板和隔熱墊集成成了多功能的彈性?shī)A層，將支撐、冷卻、隔熱、緩沖功能四合一，并且在多功能彈性?shī)A層內(nèi)搭建了微米橋連接裝置，可以配合電芯在充放電的過(guò)程中產(chǎn)生的輕微形變而進(jìn)行自由伸縮。

麒麟電池重構(gòu)了水冷系統(tǒng)，對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了全新的排布設(shè)計(jì)。麒麟電池的水冷系統(tǒng)置于電芯與電芯之間，緊貼電芯大面，將傳統(tǒng)置于頂部的水冷系統(tǒng)做到了電池的側(cè)面，從而使換熱面積擴(kuò)大4倍，電芯控溫時(shí)間縮短至原來(lái)的一半，目前寧德時(shí)代官方宣傳麒麟電池可支持5分鐘快速速熱啟動(dòng)及10分鐘快充至80%。

（2）電芯采取雙排背對(duì)背方式側(cè)立排布，因此可放入更多電芯，更有利于快充技術(shù)，同時(shí)安全性、體積利用率大幅提升。

（3）電芯倒置排放

首先采用了電芯倒置的設(shè)計(jì)，麒麟電池組則是倒立的電池，也就是電芯倒置。使用電芯倒置的排列之后，麒麟電池組讓失控排氣和底部球擊空間共用，也就是我們常說(shuō)的電池排氣和安全空間做到了一體。這樣在整包空間來(lái)看，會(huì)給電芯多留了6%的空間，從而提高電池組的空間利用率。

一句話概括就是：麒麟電池組本質(zhì)上并沒(méi)有改變電芯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和材料，改變的是電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)高度集成化的電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提升電池組整包的體積利用率，從而達(dá)到從整包層面來(lái)看的能量密度提升。

高度集成化的電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會(huì)不會(huì)帶來(lái)一些其他問(wèn)題？

（1）結(jié)構(gòu)件采用高強(qiáng)鋁型材，擠壓、焊接工藝；

（2）水冷板設(shè)計(jì)、水道流向、水流支路流量及制冷量分配；

（3）電池包內(nèi)部溫度與外部環(huán)境溫度隔離設(shè)計(jì)；

（4）電氣間隙、爬電距離、絕緣設(shè)計(jì)匹配；

（5）電芯采樣及控制精度，絕緣設(shè)計(jì)及檢測(cè)等。

（二）麒麟電池相關(guān)專利

寧德時(shí)代專利“箱體結(jié)構(gòu)，電池及用電裝置”，授權(quán)公開(kāi)號(hào)：CN216648494U，我們可發(fā)現(xiàn)麒麟電池包的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，其主要?jiǎng)?chuàng)新如下：

（1）方殼電芯采取背對(duì)背側(cè)立方式排布于箱體內(nèi)，而非原本直立方式，可放入更多單體電芯，更有利于快充，提高體積利用率；

（2）冷卻板替代橫縱梁，使支撐、冷卻、隔熱、緩沖功能四合一，有效提升空間利用率。新冷卻板以加強(qiáng)體的方式插入電池排間，同時(shí)連接上蓋和下箱體，起到傳統(tǒng)橫縱梁支撐保護(hù)作用；兩排電芯共享一個(gè)冷卻通道，相比一排電芯使用一個(gè)水冷板，減少冷卻板數(shù)量，降低BOM成本，有輕量化的效果，更有利于快充時(shí)散熱；

立式冷卻板打造橫向相對(duì)隔離空間，縱向電芯間有膨脹補(bǔ)償片+絕熱氣凝膠，有效隔熱實(shí)現(xiàn)“零熱失控”；冷卻板采用內(nèi)外兩層冷卻通道，可吸收電池充放電及老化時(shí)產(chǎn)生的膨脹，減少電池單體擠壓，提升電池循環(huán)壽命；此外新水冷板轉(zhuǎn)移至箱體內(nèi)部，可避免因碰撞易出現(xiàn)破損而導(dǎo)致漏液風(fēng)險(xiǎn)；

（3）下箱體有定位/限位槽，用于冷卻板的安裝及電芯組的固定，該設(shè)計(jì)可提高電芯組安裝穩(wěn)定性，避免相互碰撞損壞，但仍需導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠保證強(qiáng)度及優(yōu)化散熱。

麒麟電池專利圖

（三）麒麟冷卻板

根據(jù)寧德時(shí)代專利“水冷板組件、水冷系統(tǒng)、電池及其箱體以及用電裝置”，申請(qǐng)公布號(hào)：CN114497826A，我們可發(fā)現(xiàn)麒麟冷卻板結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，其主要?jiǎng)?chuàng)新如下：

水冷板具有內(nèi)外兩層冷卻通道，采用口琴管方式，其中外層和內(nèi)層冷卻通道中的一者為液冷通道，另一者為非液冷通道（如外層液冷，內(nèi)層風(fēng)冷），非液冷通道由于不填充冷卻液，通道壁可以適當(dāng)朝內(nèi)變形，吸收電池單體膨脹，避免電池單體擠壓損壞。

麒麟冷卻板專利圖

（四）寧德CTP技術(shù)迭代

第一代CTP到最新的第三代麒麟電池，電池包體積利用率從55%提升至72%。

CTP1.0：采用虛擬大模組，去掉模組的側(cè)板，轉(zhuǎn)而用綁帶來(lái)替代，能量密度可達(dá)到 180Wh/kg 以上，代表車型北汽EU5。

CTP2.0：通過(guò) Pack 下箱體分區(qū)設(shè)計(jì)，去除端板結(jié)構(gòu)，同時(shí)可兼容 NP 技術(shù)（不熱擴(kuò)散技術(shù)）和 AB 電池等，再去掉模組的兩個(gè)端板，利用箱體上的縱橫梁來(lái)代替端板，能量密度可達(dá)到 200Wh/kg 以上，代表車型蔚來(lái)75度。

CTP3.0：通過(guò)水冷版?zhèn)戎茫雌鸬礁魺峁δ?，又加?qiáng)了系統(tǒng)的冷卻能力，使得高倍率快速充電成為可能，進(jìn)一步去掉箱體上的縱橫梁，利用兩個(gè)電芯之間的夾板和電芯本體來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的需求。-公眾號(hào)-新能源電池?zé)峁芾?能量密度可達(dá)到 250Wh/kg 以上。

寧德三代CTP性能差別

（五）寧德CTP3.0 VS 特斯拉CTC

首先一句話概括：麒麟電池是高度集成化的電池系統(tǒng)技術(shù)迭代，特斯拉4680則是改變電芯結(jié)構(gòu)的技術(shù)迭代。

麒麟電池水冷板放置與特斯拉4680電池類似，都是在電芯間夾水冷板，但特斯拉水冷板無(wú)需起支撐作用。大圓柱間散熱空間更大，上方還有額外一層水冷板，因此特斯拉CTC散熱效果好于麒麟電池，疊加全極耳設(shè)計(jì)，非常利于快充設(shè)計(jì)，但空間利用率肯定要低于麒麟電池。

特斯拉4680水冷板結(jié)構(gòu)

（六）寧德麒麟電池與大圓柱ctc、比亞迪ctb對(duì)比

特斯拉的4680電池最大的升級(jí)，或者說(shuō)和目前其他電池廠家相比最大的升級(jí)就是“無(wú)極耳”技術(shù)。首先要說(shuō)明，4680的“無(wú)極耳”技術(shù)不是沒(méi)有極耳了，而是整個(gè)面都變成了極耳。

利用這種技術(shù)，使得特斯拉的4680電池在單體能量密度上能達(dá)到約300Wh/kg，但是圓形電池本身在電池倉(cāng)內(nèi)的布局有天然劣勢(shì)，只能用到60%左右的電池艙空間，所以在整包能量密度上來(lái)看，特斯拉的4680電池反而比寧德時(shí)代的麒麟電池能量密度要低。但是從電芯技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看，4680是要比麒麟電池更加先進(jìn)的，同樣是CTC技術(shù)，特斯拉的4680電池帶來(lái)的技術(shù)創(chuàng)新會(huì)比麒麟電池更多。

（七）寧德CTP3.0 VS 比亞迪CTB

比亞迪CTB采用上層直冷板設(shè)計(jì)，且電芯間無(wú)冷卻設(shè)計(jì)，因此其冷卻效果劣于麒麟電池，不利于電池快充時(shí)散熱。比亞迪CTB仍保留提供強(qiáng)度/剛度的橫向鋼梁，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好于麒麟電池，但體積利用率更低。

比亞迪CTB技術(shù)示意圖

（八）麒麟電池VS上汽魔方電池

魔方電池是上汽和寧德合作產(chǎn)品，麒麟電池和魔方電池相似度較高，均采用立式冷卻結(jié)構(gòu)，但魔方電池采取雙電芯躺式布局而非麒麟的側(cè)立布局，上下電芯間沒(méi)有膨脹補(bǔ)償片+絕熱氣凝膠的隔離層，無(wú)法做到真正無(wú)熱擴(kuò)散，因此麒麟電池控制熱擴(kuò)散效果更好。魔方電池垂直方向厚度更薄，但其體積利用率低于麒麟電池。

魔方電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

最后綜合來(lái)看，麒麟電池的優(yōu)秀是毋庸置疑的，作為目前能量產(chǎn)的最大“油箱”，麒麟電池在產(chǎn)品力上是非常優(yōu)秀的。

麒麟電池的水

冷板替代電池包橫縱梁，疊加雙層冷卻通道設(shè)計(jì)，同時(shí)具備支撐、水冷、隔熱、緩沖四大功能。此外電芯采取雙排背對(duì)背方式側(cè)立排布，因此可放入更多電芯，整體安全性、快充性能、循環(huán)壽命及比能量得到較好提升。麒麟電池是公司在現(xiàn)有的方形電池技術(shù)路線下，通過(guò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，進(jìn)一步提升電池性能重要方式，鐵鋰+麒麟電池可與刀片電池競(jìng)爭(zhēng)，高鎳三元+麒麟電池可與4680競(jìng)爭(zhēng)。公司此前表示，將在2023年量產(chǎn)符合無(wú)熱擴(kuò)散要求、續(xù)航里程可達(dá)1000km的麒麟電池。

雖然麒麟電池在電芯技術(shù)上并沒(méi)有什么突破性的創(chuàng)新，但是勝在技術(shù)相對(duì)穩(wěn)定，并且良品率高。要知道特斯拉受限于極耳激光焊技術(shù)超高的技術(shù)難度，使得4680電池低良品率，導(dǎo)致4680電池組足足跳票了兩年，技術(shù)再好產(chǎn)能跟不上也是無(wú)用功。

對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，只要能滿足日常續(xù)航的需求，只要續(xù)航能突破1000km，就基本解決了長(zhǎng)途行駛多次充電的問(wèn)題了。

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