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去年6月,宁德时代发布第三代CTP电池—麒麟电池,9个月过去,宁德时代麒麟电池已经实现量产。- a( R# Y9 X" f
那么宁德时代麒麟电池对比特斯拉4680电池有什么不一样?
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0 j# E& x: r, Q% B3 L据宁德时代介绍称,在相同的化学体系、同等电池包尺寸下,麒麟电池包的电量,相比4680系统提升13%。) }/ X2 P) _! E+ J
但除了电池包能量密度之间的差异,两者的设计思路又有什么不一样?
0 f0 P+ c) [, C( s6 W8 t先一句话总结,特斯拉的4680电池,胜在电芯单体能量密度更高,特点是通过改变电芯结构材料达到更高能量密度。; o! F+ C0 G" B' Q1 O0 K7 U" d6 O
而宁德时代的麒麟电池,则胜在电池包整体能量密度更高,核心在于精简电池包结构。8 m7 U+ l. }" v! O+ ^
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/ B" a% U! f* B t( ^5 I$ i麒麟电池是宁德时代第三代CTP电池,CTP的特点就是无模组。 x! F! [5 ^0 L, U
早起动力电池包是采用“电芯-电池模组-电池包”的封装形式构成,结构上有一种层层递进的感觉,但相应的电池包内的高压线缆和模组结构件也挤占了电芯的空间。
* j% F/ r# t3 L$ S& k无模组则可以节省这部分,让电池包内塞入更多电芯,以提高整体体积的能量密度。
' J0 M' c$ m+ u: }4 f0 NCTP电池也是宁德时代首创的技术路线,核心就精简电池包结构。3 G* `* ^9 X0 Q5 n) ~
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比亚迪CTB技术也是这种思路,把刀片电池本身与车身直接融为一体,精简了大量结构,包括零跑CTC技术也是如此,比如取消电池包上盖板,区别只是宁德时代作为动力电池厂家,CTP技术仅针对电池包本身。
8 H0 V& Y6 O9 k. P其实特斯拉CTC也是类似一样的技术理念,但具体到4680电池上还有不同。
: V# {8 e8 j" i2 q) W; i! [说回到麒麟电池,作为宁德时代第三代CTP电池麒麟电池堪称是无模组技术的集大成者。; b: g, w2 Z( f3 p. C3 O9 [
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传统电池包内部,为了碰撞安全性,需要在电池包框体内加入横纵梁来保障结构强度,同时为了散热和隔热需求,还需要在电池包顶部或底部加入水冷板以及在电芯之间塞入隔热层。
% ~. m* U1 [" S9 F+ B7 h但在麒麟电池内部,传统的横纵梁、隔热层和水冷设计被集成在一起,成为了一个新的多功能弹性夹层。
, B$ w3 F: q$ Y W9 ~3 I% y' k这个新的多功能弹性夹层平行于方形电芯,同时垂直于上下电池包壳体,所以同样也起到了保障电池包结构强度的作用。4 f. z3 M1 P N1 @$ c
又由于水冷系统从过去电芯的顶部或底部,转移到做电芯的侧面,散热面积增大,效率也提高了,这对高功率的快充场景是很有利的。
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根据宁德时代说法,麒麟电池的散热面积扩大4倍,电芯控温时间缩短至原来的一半,可支持5分钟快速速热启动及10分钟快充至80%。. c M4 A& k# d
并且麒麟电池在多功能弹性夹层内还搭建了微米桥连接装置,可以配合电芯在充放电的过程中产生的轻微形变而进行自由伸缩(水冷通道中的风冷通道),相比电芯贴电芯的设计,这种给电芯留有膨缩冗余的设计,也会提升电池的循环寿命。( a+ W6 P3 o% ?& H( h/ x2 ?" U
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0 Y( s" |% P7 d/ v另外,在麒麟电池包内部电芯的排布上,其电芯通过采取倒放布置,利用电芯正极的空隙,把热排气和底部球碰缓冲空间也集成在一起。
4 G1 Q. ?- A0 M6 {对比其其他电池包,类似于排气通道在电池包中央或两侧的设计,这种结构更为紧凑。# D. W8 q/ L% P4 g# R. {
从整个麒麟电池包内部空间上,这种设计会给电芯多留了6%的空间,塞入更多了电芯,也就提升了电池包整体的能量密度。3 [. N4 Y/ b- c& r
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对比之下,特斯拉4680电池,体积利用率为63%,电池组能量密度217Wh/kg。
: |4 `& b8 W, B M k+ a* G' f0 Z而宁德时代麒麟电池包,体积利用率72%,三元电芯系统能量密度可达255Wh/kg,妥妥的压特斯拉一头。% m9 Q0 @; c( C3 k
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, h4 u Z& U- O$ W" t, X+ Z只是宁德时代麒麟电池的能量密度255Wh/kg背后,电芯依然是NCM三元锂,结构或者化学配方并没有看到变化。
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可以说,宁德时代麒麟电池的特点就是在电池包内部进行高度集成化,本质还是在电池包结构上做文章,在一定空间年内极大的释放了释放电芯容量,但电芯并没有发生变化。& d: m& e6 S) m: z
比起宁德时代麒麟电池,特斯拉4680电池的特色就在于电芯结构材料上的改变。 C% @8 l% _* j2 O
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' g4 q: o( A8 `6 n1 a& r特斯拉4680电池不同之处首先是全极耳设计,电池极耳是什么可以看上图红框区域。
2 T, I: w4 p6 n: s2 g( }% @极耳是电池电极的输出端,也是电池内部最容易过热的地方,传统电池有两个极耳,分别连接正极与负极。# S/ {, i/ {" Y. V& j
但特斯拉4680电池把正负极整个面都变成了极耳,不仅使得导电面积变大,电子运动距离大幅缩短,还能够降低电池欧姆内阻,即便大功率输出也不容易过热,所以还提升了电池倍率性能。
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此外,由于特斯拉4680电池圆柱电池,虽然对比宁德时代方形电芯劣势是电池包一定空间内集成度较低,体积利用率为63%,但好处却也是单体电芯更容易散热了。 E) _% ^8 u9 N5 H1 R
更容易散热的全极耳设计+更易散热的圆柱电芯,使得特斯拉可以在4680电芯正极采用含量更高的高镍配方,再加上硅碳负极,所以特斯拉的4680的三元电芯能量密度能达到300Wh/kg。/ P/ i" L9 _1 C" H! E
特斯拉4680电池实际上是一种改变了电芯结构、材料的技术方案,而在整个电池包结构上,特斯拉也有CTC技术,比如电池包上盖板直接做车身底板,一样是提升空间内电芯容量的方法。9 y5 [! Y2 ^: S4 @5 I, s$ h! B
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8 p8 ?9 j3 o% r! G应该说在提升电池包系统能量密度上,特斯拉4680电池和宁德时代麒麟电池是殊途同归,目的一致但路线不同。# ]; W9 s( j5 v' q- v+ x
特斯拉4680电池已经率先上车,而如今麒麟电池同样也已经量产,首搭麒麟电池的极氪009今年第二季度即将交付。
$ `- A# U% N- |8 A+ K) M- k只不过,两种技术方案哪一种会更具前景呢?对于消费者来说,或许我们只看续航里程,但对于厂家来说,哪一种技术方案更具成本优势是更为重要的,但这是另一个话题了。
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