眾所周知，目前動力電池成本在新能源汽車整車成本中占比仍然接近4成。隨著我國新能源汽車補貼逐步退坡并在2021年完全退出，為實現全生命周期成本與燃油車相當，并保證新能源汽車在不依賴補貼情況下仍能保持盈利，到2021年之前動力電池企業仍承擔著較重的降價壓力。

當下電芯能量密度突破性提升正遭遇瓶頸，在電池技術沒有重大突破之前，提質降本仍是全球所有電池企業都面臨的問題，在提升電池性能的同時，還必須不斷降低電池成本。瑞士聯合銀行（UBS）曾對松下、LG化學、三星SDI和寧德時代的電池進行測試評估，寧德時代被指其電池成本在四家企業中成本最高。

而事實上，近年來動力電池成本一直都在下降。據了解，目前磷酸鐵鋰電芯價格在0.6-0.7元/Wh左右；三元電池系統電芯價格在0.9-1.05元/Wh左右。而截止到2018年年底，動力電池系統成本已經較2012年下降了75%。然而，這距離承擔著巨大成本壓力的新能源車企的預期，仍有不小差距。

除了擴張規模、壓榨原材料價格，而動力電池提質降本還能靠什么？動力電池巨頭寧德時代或許為提質降本找到了一條新的路徑。在日前舉辦的法蘭克福國際車展上，寧德時代推出了全新的CTP高集成動力電池開發平臺（Cell To Pack），即電芯直接集成到電池包，或有效大幅降低電池成本。

寧德時代CTP電池開發平臺

寧德時代稱，由于省去了電池模組組裝環節，較傳統電池包，CTP電池包體積利用率提高了15%-20%，電池包零部件數量減少40%，生產效率提升了50%，電池包能量密度提升了10%-15%，將大幅降低動力電池的制造成本。寧德時代新技術此番在法蘭克福國際車展上賺足眼球，那么國內還有哪些電池企業布局？動力電池去模組，將電芯一步到位集成到電池包會成為未來動力電池技術的主流嗎？

1化繁為簡 CTP孕育而生

由于傳統電池包采用的是從單體（Cell）——模組（Batteries）——電池包（ Pack）的成組方式，多層級的成組方式會降低空間利用率，損耗電池能量密度。按照電芯能量密度300Wh/kg和Pack能量密度260Wh/kg的目標來計算，Pack系統集成效率要做到85%，而當前乘用車Pack的集成效率普遍在65%左右，這意味著集成效率需要大幅度提升，才能達成目標。

據了解，要提高Pack的集成效率，有兩個可行的途徑，一是優化Pack內部的結構設計，大幅度減少Pack內部的組件數量，將更多的組件和功能集成在模組和箱體上，從而減輕重量；另一個是采用輕量化的材料，如采用鋁型材或復合材料代替高強度鋼，采用塑膠件代替金屬件等，也可以減輕重量。

在采用輕量化材料方面，寧德時代在今年3月時給出相關的解決方案，寧德時代首席科學家吳凱曾表示，寧德時代首次將航空級別的“7系鋁”運用至電池包下箱體，輕量化設計領跑國際。

而在Pack內部的結構設計方面，不少電池企業也在積極探索新的技術方向，其中做大電芯和模組尺寸或者直接放棄模組獲得了業內的認可。目前，有多家電池企業正在嘗試上述兩大方案。

過去電動車多數由燃油車改造而來，鋰電池電芯與模組在形狀上要配合其設計。隨著電動車平臺開發推進，目前動力電池也在往大模組、大電芯方向發展，其優勢在于節省配件，增加體積能量密度，降低結構件、殼體、熱管理系統攤銷成本。

寧德時代展臺

而寧德時代此次展示的CTP就是通過省去電池模組，直接將電芯集成到電池包，從而在提升電池包空間利用率、減輕電池包重量、提升能量密度和降成本等方面取得了積極成果。由于省去了電池模組組裝環節，較傳統電池包，CTP電池包體積利用率提高了15%-20%，電池包零部件數量減少40%，生產效率提升了50%，將大幅降低動力電池的制造成本。

同時，得益于內部結構的化繁為簡，CTP電池包能量密度較傳統電池包提升了10%-15%。傳統的電池包能量密度平均為180Wh/kg，而CTP電池包能量密度可達到200Wh/kg以上。

目前，寧德時代已經取得超70項CTP核心專利，預計后期還將有更多的新技術應用在CTP電池包以保障產品安全。據業內人士透露，已有新能源乘用車主機廠正在和寧德時代開發這種無模組電池包，目前準備進行驗證測試。

2路線相同 多家企業布局

在現有技術的限制下，單從電池方面來說，若是想提升電車續航里程，要么提升電池能量密度，要么增加電池數量。但一味增加電池能量密度會使電池變得不穩定；增加電池數量則會大幅度增加車身自重（電車動力電池相當重），都有相應的弊端。

值得注意的是，多家企業選擇提高電芯到模組（CTM）和電芯到電池包（CTP）的重量比。除了上述的寧德時代外，比亞迪、蜂巢能源等動力電池企業也在研發CTP技術，技術路線與寧德時代相同，后期或將有更多電池企業推出CTP電池包，從而成為行業的主流趨勢之一。

據了解，在模組與PACK方面的設計，比亞迪是強調CTM（電芯組成模組后的有效利用值）和CTP（電芯組成PACK后的有效利用值），因為整個電池包系統有很多的功能，但是真正能夠對汽車提供續航里程的是它最核心的電芯部分，其他的輔助功能部件可以通過設計優化達到精簡的目的。

CTP電池系統的輕量化優勢

比亞迪現在CTM可以做到94%，成本降低14%，減重減成本效果顯，也就是說當電芯組裝成模組后，盡量減少其他東西的重量，讓整個模組里有 90% 以上的重量都是電芯。通過一些高強度的鋁合金、鎂鋁材料、碳纖維的應用，使得CTP可以做到80%，對能量密度的提升有很大的幫助。

8月21日晚間，比亞迪公布中報業績。8月22日上午，比亞迪董事會主席、總裁王傳福攜高管出席業績交流會時透露，比亞迪將于明年5－6月份推出的全新一代鐵鋰電池，體積比能量密度將提升50％，壽命長達8年120萬公里，成本還可以節約30％。

在業績溝通會上，比亞迪高管們提出了體積比能量的概念。“原來很多車型放鐵鋰電池放不下去，主要是過去鐵鋰電池太大了。”據了解，比亞迪所說的新一代磷酸鐵鋰電池就是采用去模組的方式，從而提升體積比能量和降低成本，提升能量密度。

此外，作為近兩年才逐漸走入行業視野的電池新秀，蜂巢能源前身是長城汽車動力電池事業部，自2012年起開展電芯的預研工作，2018年2月獨立為蜂巢能源，總部位于江蘇常州，業務涉及到下一代電池材料、電芯、模組、電池系統、BMS等的研發和制造。

蜂巢能源CTP電池包

此次法蘭克福國際車展上，蜂巢能源展出了三元體系811高能量密度系列電芯，以及代表性的模組、PACK、BMS產品，其中就包括其自家CTP產品。而在此前7月份的蜂巢能源品牌戰略規劃及產品發布會上，根據電動汽車不同的用途，蜂巢能源就已推出了CTP電池系統。

根據相關介紹，蜂巢能源CTP電池系統與傳統590模組相比，CTP-G1減少24%零部件數量。CTP-G2提升5-10%重量成組效率，提升5%空間利用率，減少22%零部件數量。CTP(G1)相對傳統PACK方案降低0.1元/Wh。CTP(G2)相比傳統PACK方案，降低0.21元/Wh。CTP采用三重安全防護，比傳統PACK更安全。

3動力電池去模組 安全先行

眾所周知，電池PACK是電動汽車的核心能量源，為整車提供驅動電，電池PACK的每道工序都充滿技術含量。PACK作為動力電池系統生產、設計和應用的關鍵步驟，是連接上游電池生產與下游整車運用的核心環節，動力電池包的PACK成組工藝水平，直接關系著電動汽車的動力性能和安全性能。

業內人士指出，電池模組可以理解為鋰離子電芯經串并聯方式組合，加裝單體電池監控與管理裝置后形成的電芯與電池包的中間產品，電池模組的結構必須對電芯起到支撐、固定和保護作用，還要滿足完好固定電芯位置并保護其不發生有損性能的形變、滿足載流性能要求、滿足對電芯溫度的控制、遇到嚴重異常時及時斷電、避免熱失控的傳播等等功能。

因此也有擔憂認為，如果取消了電池模組，直接由電芯組成電池包，那么電池的可靠性就會降低。技術的研究與進步在推動著行業向好發展，然而認證周期偏短以及部分企業急于跨步向前，難免也會導致產品隱患的出現。

“后補貼時代，我們該面對什么？我們所有做的事情都是在做一個平衡、安全、成本、性能、事情，我們到底拿出一款什么樣的產品能夠被市場所認同，這是很重要。”南京創源技術中心總監劉峰曾表示，對于產品，我們要有足夠的敬畏之心。

蜂巢能源科技有限公司全球營銷副總裁Jeffrey Yambrick也在動力電池論壇上發表主題演講指出，在電池包輕量化的同時還要能保證整個整車的強度，以及能夠加強到集成化整車中；其次還要滿足客戶的需求。

誠然，電池PACK技術的發展，涉及到多學科、多領域的知識，需要跨學科的技術融合。總而言之，車企想要最終規模化的生產出壽命、穩定性、可靠性、安全性都完全符合新能源汽車級要求的PACK產品，還需要大量的工程實踐和測試驗證，以及產品不斷優化升級的過程。而化繁為簡的CTP技術路線能否成為主流？還有待時間見證。

 

 

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