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「汽車人」電池組裝技術競爭,價值鏈上移

「汽車人」電池組裝技術競爭,價值鏈上移

電池組裝技術的發展,導致電池包及其附件生產,正從主機廠向電池供應商轉移。

作者丨孟華

編輯丨田草

出品丨汽車人傳媒

業內正在認識到,電動車時代和以往的傳統汽車,雖然看上去長得差不多,都有4個輪子,但其實是不同的兩個物種。

前者的技術迭代速度、競爭烈度,都上了一個新臺階。單是電池的CTP技術,33個月迭代了三代(也有說3。5代)。我們無法想象,燃油發動機技術能在這麼短的時間裡哪怕更新一代。

這場由寧德時代發動的競爭(2019年9月,全球首款CTP電池包在寧德時代下線),時隔兩年多以後,仍然由其挑起新的競爭熱點。

「汽車人」電池組裝技術競爭,價值鏈上移

6月23日,寧德時代正式釋出麒麟電池。這幾年,各個大廠在電池名字上也要卷得飛起,何況整合化方案。寧德時代稱新方案為CTP3。0技術,隱隱有掌控技術標準、為CTP技術“斷代”之意。

電池組裝技術競爭白熱化

電池整合化發展到今天,新概念層出不窮。CTP之後,還有CTC、CTB,只要有一點創新,都想爭個命名權。

CTP概念由寧德時代提出,即“Cell To Pack”(電芯到電池包),省略了模組包裝,直接把德國人(準確地說是VDA)發明的355、390、590模組甩到上一代的歷史裡面。

CTP的好處明擺著,空間利用率上去了,PACK(電池包)重量減輕,隨之帶來的是能密提升、成本下降。在單體能密陷入瓶頸的時候,在結構創新上做文章,是個出路。

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當然,有人覺得電化學創新更顯水平,機械結構創新含金量不足。10年來,電池單體能密翻了一倍,但當前的電化學工程學和材料科學,確實有點跟不上的趨勢,步子越來越小。

而結構最佳化的潛力,正在不斷地被開發出來。CTP技術本質上是電池包技術。

CTC即“Cell To Chassis”(電芯到底盤),由特斯拉率先提出。看名字就知道,這屬於整車技術的一部分,即將電芯整合在車輛底盤上,連PACK上蓋都省了。乘客們坐在車裡腳踩的,既是車廂地板,也是電池包頂蓋。CTC比較適合圓柱電池整合。

CTB也是整車技術,即“Cell To Body”(電芯到車身),由比亞迪提出。比亞迪兼具電池供應商和主機廠雙重身份,利用刀片電池又長又薄的特點,做成“三明治”(托盤-電芯-上蓋,兩兩之間夾氣凝膠)。如此,電池包已經不完整了,不再能稱其為電池包。

看上去,CTC和CTB是一回事,都是取消PACK上蓋。但是,CTC仍然把電池包作為單獨的保護體,而CTB更深地融入車身,電池結構強度,更多仰仗底盤和車身結構。CTC和CTB都是整車技術的一部分。

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由此,電池組裝技術的代際劃分,呼之欲出。從主機廠的視角,VDA提倡的標準模組技術為一代技術,CTP為二代,各種CTC、CTB等均為三代技術。

按照寧德時代的想法,CTP技術自身,就可以分第一代CTP(取消模組側板和緊韌體焊接工序)、第二代CTP(BMS整合化、去除端板),以及第三代CTP,即尚未公佈的麒麟電池。

目前,麒麟電池方案還未有完整的資料,很可能也是去除箱體內縱梁和橫樑,10列LFP方形電池,每兩列之間都夾水冷板,電芯之間不直接接觸,降低熱失控機率。

當前標準方案,整包電池直接做到底盤上,電壓為384V。如果主機廠要求800V快充,還可以調整為18列、電芯變薄,相應增加水冷板,滿足4C快充的散熱需求。可以說,麒麟的釋出,讓寧德時代在800V快充指標上,追上了比亞迪的短刀方案。

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從散熱設計上看,麒麟電池其實與上汽的魔方電池方案,差別不大。

寧德時代稱,如果採用LFP,LFP版麒麟可以將整組電池做到160Wh/kg;如果用三元,可以做到250Wh/kg。相比2。0代CTP,電量提升13%,減重10%,關鍵是成組率(即空間利用率)達到驚人的87。7%,幾乎所有的空間都利用起來了。

當初,一代CTP相對有模組的設計,成組率驟然提升50%。麒麟之後,成組率繼續提升空間已經不大了。

而圓柱形的4680做成CTC,無論如何設計,成組率都很難超過70%。圓柱形電芯空間利用率本來就無法追上方殼,這下子差距更大了。

供應商與供應商-主機廠之爭

為了塞進更多的電芯,主機廠們也很拼。

雖然稱呼各異,但蜂巢能源-長城汽車的大禹電池、廣汽埃安的彈匣電池、上汽剛釋出的魔方電池、比亞迪的刀片CTB技術,以及特斯拉、零跑的CTC技術,都可以歸結為電池-底盤一體化技術。與CTP技術相比,它們基本上由主機廠拉動。

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2021年,是CTX(CTP、CTC、CTB)技術大規模上車的一年。寧德時代CTP的使用者包括特斯拉Model 3/Y、小鵬P7/G3、蔚來ES6/ET7、榮威RES33及哪吒等多款車型。

特斯拉上海2021年交付了41萬輛Model3/Y。寧德時代CTP電池包占據國產Model 3超過八成,在Model Y上加速滲透。

比亞迪則全系搭載刀片電池。2021年60萬輛產品中,CTC佔比不高。不過,2022年已經計劃推出不下20款新車,諸如漢DM-i、秦Plus DM-i、宋MAX DM-i等PHEV版本,都部署了CTC。

蜂巢的大禹電池(短刀),其實也是某種CTP,率先應用在尤拉車型上。跟進的電池供應商還有遠景、捷威等二三線供應商。兩者都是軟包+CTP。不過,軟包CTP量產都是未來時。

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由此可以看出,寧德時代的CTP已成氣候,主機廠安排上車種類和數量最多,其它電池供應商也有跟進。而合資車企中的南北大眾,以及海外的大眾汽車、寶馬、賓士、PSA、雷諾-日產、現代等,都是寧德時代的客戶,它們雖然願意在入門級別上採用LFP,但甚少直接用CTP。

而同為巨頭或者潛在巨頭的比亞迪、蜂巢,暫時沒有其它友商願意跟進,只有自家主機廠採用。不過,比亞迪今年銷量暴增,很可能出現憑藉一己之力,讓CTB與寧德時代的CTP分庭抗禮的局面。

2021年以來的原材料上漲,LFP+CTX能儘量攤低成本,為CTP加速滲透起到推動作用。比亞迪的CTB和寧德時代的CTP技術,在2021年新能源銷量TOP 10中滲透了四成,今年的比例還將上升。

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如此,雖然寧德時代首發了CTP,但弗迪-比亞迪、蜂巢-長城的崛起,再加上特斯拉、零跑等積極推動,局面變成巨頭供應商,與供應商-主機廠聯合體之間的競爭。

特斯拉成為關鍵第三方

寧德時代雖然擁有眾多客戶,但特斯拉一直是特殊的大客戶。一方面,是特斯拉訂單大,絕少砍單;另一方面,特斯拉基於其新勢力旗手地位,其技術應用和供應商選用,都具有一定示範效應。

最近比亞迪高管再次聲稱,可能將向特斯拉供應刀片電池,隨後悄然撤回了此說法,但是寧德時代仍然很有危機感。

當前在特斯拉中國的電池供應序列當中,寧德時代佔據70%的訂單,LG新能源佔據30%。如果弗迪(比亞迪)加進來,很可能搶寧德時代的訂單,而非LG的。

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另外,比亞迪很可能將向特斯拉兜售CTB技術,因為特斯拉缺乏方形電池的使用經驗。比起訂單被撬,技術擴張受阻、技術話語權被擠佔,將是更糟糕的前景,寧德時代必須更主動出擊。

由此,寧德時代加緊CTP技術更新的舉動,就很容易理解了。這其實也是供應商與主機廠技術主動權的競爭。雖然兩者都謀求儘量將更多產值留在自己手裡,但電池組裝技術的發展,導致電池包及其附件生產,正從主機廠向電池供應商轉移。