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CTP技术与LFP电池结合正在不断推广应用

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导读:问世两年多之后,动力电池CTP技术已经开启大规模应用。更重要的是,CTP技术与LFP电池结合达到成本、安全及能量密度的最优解,且产品在多款爆款车型不断验证及规模推广。

CTP高集成动力电池(Cell To Pack),将电芯直接集成至电池包。由于省去了模组组装环节,CTP电池包空间利用率提升、电池包重量减轻、能量密度提升和成本下降,也是动力电池探索结构创新的重要方向。

最先行动的是宁德时代。2019年9月,其全球首款CTP电池包量产下线,搭载于北汽EU5车型。较传统电池包,其CTP电池包体积利用率提高了15%-20%,电池包零部件数量减少40%,生产效率提升了50%,能量密度可达到200Wh/kg以上。

比亚迪紧随其后,于2020年3月发布其创新技术刀片电池。简单而言,将电芯宽度无限拉长,厚度做薄,实现900mm甚至快1m的超长电芯,与传统方形电池相比,呈现“扁平”和“长条”形状。

两大头部动力电池大力推动下,CTP技术经过2020年的小规模试水,到2021年,已在多款爆款新能源乘用车上成熟应用,实现规模生产。在此背景下,2022年,将开启CTP电池规模应用元年。

一方面,2021年以来,宁德时代CTP电池包相继在特斯拉Model 3、Model Y、小鹏P7、蔚来ES6等高性价比爆款车型规模导入。此前公开宣布搭载CTP电池的蔚来ET7也将于本月底开启交付。

可供参考的一组数据是,2021年Model 3和Model Y全球交付超91万辆,其中上海工厂交付超41万辆。搭载宁德时代CTP电池包的国产Model 3占比超8成,并加速在Model Y领域渗透。

另一方面,比亚迪亦明确宣布旗下全系车型搭载刀片电池。2021年比亚迪乘用车销售近60万辆,2022年计划推出不少于20款新车,包括汉DM-i、秦Plus DM-i、宋MAX DM-i等爆款车型的DMi版本。

与此同时,蜂巢能源推出的短刀电池,同样也将会以CTP的形式实现配套,目前已经确定搭载在欧拉车型上。

除方形CTP电池外,包括捷威动力远景动力等软包电池企业也在积极探索CTP方案。其中,捷威动力基于软包大模组概念推出的积木电池技术已成熟,送样国际车企,国内规模推广在即;远景动力软包CTP同等空间内电池容量将增加一倍,续航延长至1000km,预计2024年量产。

爆款车型青睐背后逻辑,既有通过结构创新,CTP电池包空间利用率提升、电池包重量减轻、能量密度提升且成本下降。更重要的是,CTP技术与LFP电池结合达到成本、安全及能量密度的最优解,且产品在多款爆款车型不断验证及规模推广。

2021年以来,原材料价格上涨,电池企业成本压力巨大,加快LFP电池导入。而宁德时代CTP技术与比亚迪刀片电池,均采用LFP,实现达到成本、安全及能量密度的均衡。Model 3、汉EV等爆款车型的规模上量,进一步拉动CTP电池包的规模化生产及应用。

在此背景下,中国电池企业从引领全球CTP技术开发,走向CTP技术全球输出。2021年,宁德时代与现代摩比斯签署战略协议,授权后者使用其CTP技术,并支持后者在韩国乃至全球范围内的CTP相关电池产品供应。

一、爆款车型加持,CTP迎规模化应用元年

在Model 3、Model Y、汉EV等爆款车型得到了成功验证与规模应用,CTP+LFP电池包实现成本、安全及能量密度的均衡,2022年将继续在乘用车领域攻城略地,为CTP技术规模推广奠定了市场机遇。

2020年以来,LFP电池在乘用车领域的渗透率与接受度持续攀升,在Model Y、Model 3、比亚迪汉EV及宏光Mini EV等现象级车型的规模导入及应用,并同时获得奔驰、大众、雷诺、现代等一批国际主机厂的青睐,成为其入门级电动车电池配套的重要选择。

GGII数据,2021年磷酸铁锂动力电池装机量65.4GWh,同比增长204%,增速远高于三元动力电池的87%,且占比达近47%,2022年将与三元电池分庭抗礼。 

宁德时代CTP技术推出伊始便锁定了LFP电池,随后加速三元领域推广,目前已经在乘用车、商用车领域规模渗透;比亚迪刀片电池更是宣布全面转向LFP电池,且旗下车型全面刀片化。

借力LFP电池,宁德时代与比亚迪两大电池玩家CTP技术已经在2021年新能源销量TOP 10中渗透了4成。

选用了CTP技术的Model  Y 、Model  3、秦Plus、汉EV四款车型2021年新能源汽车销量排中的排名依次为第2、第3、、第5、第6。其中,特斯拉两款车型带动近20GWh装机,其中宁德时代CTP电池占比近7成,比亚迪则全系搭载其刀片电池。

除特斯拉之外,宁德时代CTP还配套了蔚来ES6、小鹏G3、小鹏P7,还将为蔚来ET7、荣威RES33及哪吒多款今年上市或未来上市的新车型。比亚迪爆款车型DMI系列也陆续上市,计划,2022年计划推出不少于20款新车,包括汉DM-i、秦Plus DM-i、宋MAX DM-i等爆款车型的DMi版本,2022年销量挑战150万辆。

二、电池新供应格局及供应链机会

CTP电池包规模应用的同时,电池企业与主机厂的供应新格局正加速到来。

电池包CTP后整体的生产制造环节将产生大幅革新,主机厂将从原采购电芯及模组,自行组装电池包方式转向从电池企业整体采购电池包。

尤其是,电池企业不断推进集成化电池包与一体化底盘全产业链布局。集成化与结构革新,高效增强了电池厂在零部件供应链的话语权。

一方面,CTP/CTC技术革新电池企业整体发力与落地应用较主机厂企业更早,且CTP技术落地明显领先。另一方面,以电池为核心,辅以相配应零部件的集成设计,电池厂更具有开发优势。

值得一提的是,在制造工艺上,相较于传统电池包,CTP电池包去掉模组,PACK结构简化的过程中,不同结构与与材料的增加或减少使用以及传统结构件,在生产供应的格局上也会发生较大变化。

一方面,新增部分材料件的使用,如导热胶、结构胶及绝缘件;另一方面传统结构件的产业结构发生迁移,客户结构从此前的以汽车企业为主慢慢向电池企业渗透。

结构件领域,CTP技术对电池托盘提出了更高的防震、气密性,以及轻量化等要求,基于此使用材料也在不断演变,从钢制→铝合金→镁铝合金/塑料及碳纤维复合材料等新材料的应用探索。

材料件领域,CTP结构电池包设计省却或大幅省去中间模组部件,使用大量胶来连接固定电芯,因此结构胶与导热胶应用增加。

基于此,电池包模块化、标准化程度不断加深,整个电池包的生产环节集中度将继续提升,尤其是CTC时代,电池整包生产将从分散的主机厂开始转向较为集中的电池厂,并在结构件与材料领域提供新的市场机会。

来源:高工锂电

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