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中金公司:从“麒麟电池”看动力电池结构演化趋势

中金公司认为,上一轮电池技术周期主要由电池材料创新引领,以高镍三元为代表;而在当前时点,材料层级的创新迭代趋缓,结构层面创新加速,从电芯层面4680、刀片等新结构,到系统层面CTP、CTC技术,将成为本轮电池技术周期的主线。

中金公司认为,上一轮电池技术周期主要由电池材料创新引领,以高镍三元为代表;而在当前时点,材料层级的创新迭代趋缓,结构层面创新加速,从电芯层面4680、刀片等新结构,到系统层面CTP、CTC技术,将成为本轮电池技术周期的主线。

以下为原文内容:

麒麟电池发布,电池包性能再升级。麒麟电池为宁德时代第三代CTP电池包,相比前两代CTP技术,麒麟电池完全取消模组形态设计,并通过冷却结构上的优化,使得麒麟电池安全性、电池寿命、快充性能以及比能量密度进一步提升。

电池结构创新层出不穷,无模组化、集成化成趋势。随着电池材料技术迭代趋缓,叠加当前原材料涨价背景,电池结构创新或将成为车企和电池厂进一步提升性能和降低成本的重要抓手。在电芯层面,比亚迪推出刀片电池提升空间利用率,特斯拉则推出4680大圆柱电池推动电池能量密度提升。系统层面,宁德时代先后推出三代CTP技术,比亚迪与特斯拉则推出CTC/CTB电池车身一体化技术,零跑、上汽等整车厂也推出MTC/CTP等技术创新,我们认为无模组化发展或将成为趋势。

我们认为动力电池模组向大尺寸、无模组方向发展,是电芯品质提升后对能量密度追求的必然选择。 电动车为提升续航里程,需在有限的底盘空间内应提升体积利用率,尽可能多地放置动力电池以增加实际带电量。早期因电芯生产成熟度低、一致性稳定性较弱,需使用较多模组以增强电池安全性、降低维修成本。目前随着单体电芯品质提升,电池企业不断研发大模组甚至无模组以减少内部零部件、提升成组效率和电池体积能量密度。同时,CTP等无模组化技术也有助于电池降本并推动标准化与换电等新商业模式推广。

电池包结构迭代将加剧电池企业间分化,具备CTP/CTC领先技术能力电池厂有望进一步巩固配套份额并获得技术溢价带来的超额收益。技术能力较弱的车企将CTP/CTC电池包设计完全交由有实力的电池厂,电池厂则向下游延伸,同时与车企的绑定粘性进一步增强。而技术能力较强的车企将主导CTP/CTC设计、形成差异化竞争,仅与部分技术实力强的电池厂联合开发,其余电池厂商将从模组供应商退化为电芯供应商,配套价值量有所下降。

风险

新能源车销量不及预期,新技术应用推广不及预期,行业竞争加剧。

正文

麒麟电池发布,电池包性能再升级

麒麟电池为宁德时代第三代CTP技术(Cell to Pack)。相较于传统“电芯-模组-电池包”三级结构,CTP技术省去或减少模组组装环节,将电芯直接集成至电池包或更大的模组,最终达到提高系统层级能量密度、降低成本的目的。宁德时代第一、二代CTP的设计方案本质上用大模组替代小模组、仍保留模组形态布置;而根据宁德时代公布的麒麟电池结构,第三代CTP技术:1)完全取消模组形态布局,2)开创性的取消电池包横纵梁、底部水冷板以及隔热垫的单独设计,集成为多功能弹性夹层,使得麒麟电池具备以下优势:

极速温控,安全性提升。麒麟电池在两块电芯中间设计液冷板,电芯双面冷却,换热面积较原底部冷却方案扩大4倍,将电芯温控时间缩短50%,在电芯温度异常时极速降温,有效阻隔热失控,安全性更优;

支持4C高压快充技术。电芯双面冷却设计带来散热效率提升,进而可适应更大电流和高压快充(4C),做到5min热启动、10min充电80%;

提高电池寿命。中间多功能弹性夹层设计可在电芯膨胀时起到一定缓冲作用,相比电芯贴电芯的设计,电池循环寿命延长;

比能量提高。麒麟电池完全取消模组形态布置,进一步减少了结构件的用量,同时一体化设计的冷却结构,兼具水冷、缓冲、结构支撑多重作用,减少了横纵梁设计,使得电池包空间利用率提升,从第一代CTP到麒麟电池,电池包空间利用率从55%提升至72%,间接提升系统能量密度,磷酸铁锂系统能量密度160wh/kg,三元可达255wh/kg,较4680电池多装13%的电量,匹配三元技术可支持电动车实现1000km以上续航里程。

图表:宁德时代麒麟电池包结构示意


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