預(yù)熱兩次之后，寧德時代用一個3分57秒的視頻和一篇公眾號推文，宣告了麒麟電池的誕生。

寧德時代第一次拋出麒麟電池是在2022電動汽車百人會論壇上，此后在一周前“云上宜賓”高端對話中再次提及。

麒麟電池，不是電芯技術(shù)，是電池系統(tǒng)技術(shù)。

這是由方形電芯組成的電池系統(tǒng)，體積利用率突破72%，系統(tǒng)集成度創(chuàng)全球新高。

采用三元材料電芯時，麒麟電池系統(tǒng)能量密度可達(dá)255Wh/kg，輕松實現(xiàn)整車1000公里續(xù)航；采用磷酸鐵鋰時，系統(tǒng)能量密度也超過160Wh/kg。

在相同電芯化學(xué)體系和同等電池包尺寸下，麒麟電池能量密度相比圓柱4680電池系統(tǒng)要高13%。

寧德時代在百人會論壇上展示的ppt

這是一款要與圓柱4680電池系統(tǒng)分庭抗禮的產(chǎn)品。

自從特斯拉在電池日上發(fā)布了4680電芯之后，這一電芯成為“當(dāng)紅炸子雞”，中外部分電池企業(yè)表態(tài)跟隨。一些意見甚至認(rèn)為，4680將在高端動力電池取得壓倒性的優(yōu)勢。

不過4680電芯及其系統(tǒng)，想要完全壓倒其他高比能方案，也沒那么容易。

因為世界上沒有完美的電池，任何一個產(chǎn)品、型號都是性能、成本和安全性等方面平衡后的結(jié)果。

除了電芯本身性能的提升以外，車企的稟賦和需求、電池企業(yè)的制造能力，都是車企選擇電池的重要參考因素。

目前來看，車企在圓柱電池的成組能力、大圓柱電芯的制造難度、散熱難度都會成為4680短期內(nèi)快速發(fā)展的制約因素。

麒麟電池的出現(xiàn)，就是一個明證，4680型號電芯想要一款電芯包打天下，沒那么容易。目前，動力電池的發(fā)展方向，仍然是多技術(shù)路線各顯神通。

理想汽車創(chuàng)始人李想就在麒麟電池發(fā)布不久，公開站臺寧德時代，并在微博上給出了“明年見”的評論。此后，阿維塔和哪吒也就麒麟電池，與寧德時代展開互動。

讓我們先來認(rèn)識下寧德時代的麒麟電池。再來看看，當(dāng)麒麟對撞4680時，將有怎樣的火花。

01

電芯倒置的電池包

麒麟電池最大的特點之一就是電芯倒置。

寧德時代不是第一家在電芯擺放上做文章的企業(yè)。前不久，上汽就發(fā)布了一款躺式電芯的電池包。寧德時代倒置電芯的方式，顯然比躺式電芯電池包的空間利用率更高。兩者在水冷功能件上的調(diào)整思路倒是一致，都從底部挪到了電芯中間。

寧德時代還將水冷、隔熱和橫縱梁集成，進(jìn)一步提升了電池包的集成度。

（1）電芯空間利用率達(dá)到72%

從寧德時代給出的資料可以看出，其電芯是倒置的。原來頂蓋向上擺放時，電池包需要給電芯上下都留出空間，上面要給熱失控留出排氣空間，底部要留出防底部球擊的空間。

電芯頂蓋向下

如今倒置電芯，失控排氣和底部球擊空間共用，就給電芯多留了6%的空間，相比魔方電池躺式電芯，空間利用率更高。

（2）集成為多功能彈性夾層

寧德時代還取消了橫縱梁、水冷板與隔熱墊原本各自獨立的設(shè)計，集成為多功能彈性夾層。內(nèi)置微米橋連接裝置，配合電芯呼吸進(jìn)行自由伸縮，提升電芯全生命周期可靠性。

橫縱梁、水冷板與隔熱墊集成為多功能彈性夾層

這個夾層的好處不止如此，還能起到受力結(jié)構(gòu)的作用，電芯和多功能彈性夾層組成了一體化的能量單元，成為行車方向上的受力結(jié)構(gòu)，提高了電池結(jié)構(gòu)強度和抗沖擊能力。

（3）換熱面積擴(kuò)大四倍

寧德時代通過將底部水冷功能件置于電芯之間，使換熱面積擴(kuò)大四倍。這項電芯大面冷卻技術(shù)，將電芯控溫時間縮短至原來的一半，從而適應(yīng)更大電流和更高電壓的快充。目前麒麟電池可支持5分鐘快速速熱啟動及10分鐘快充至80%。

換熱面積更大

在極端情況時，電芯可急速降溫，有效阻隔電芯間的異常熱量傳導(dǎo)，有效避免電池非正常工作溫度造成的不可逆損傷，有效提升電芯的壽命和安全性。

因此，麒麟電池可實現(xiàn)全化學(xué)體系的熱穩(wěn)定、熱安全，從而適配更高能量密度的材料升級。

冷卻面積的大幅提升，有效適應(yīng)車企接下來800V電壓平臺車型的推出。

可以說，寧德時代通過大量實車數(shù)據(jù)和AI模擬仿真，最大程度壓榨了電池包內(nèi)的每一寸空間。

目前來看，對于高端800V平臺車型，只有圓柱4680電池系統(tǒng)與麒麟電池能夠正面剛，但是兩者到底孰優(yōu)孰劣？

02

圓柱少數(shù)派

全球范圍內(nèi)，堅持將圓柱電芯作為選項之一的大企業(yè)，恐怕只有特斯拉。

（1）4680——特斯拉欽點

特斯拉自己制定型號并生產(chǎn)電芯的底氣來自于銷量和技術(shù)。

CleanTechnica數(shù)據(jù)顯示，2021年，特斯拉全球銷量93.62萬輛，排名第一，市場占比達(dá)到14.4%。憑借全球超高的銷量和市場占比，特斯拉的選擇往往更具規(guī)模效應(yīng)、具備成本優(yōu)勢，成為車企、電池企業(yè)主要的跟隨對象。

盡管現(xiàn)在的特斯拉，已經(jīng)應(yīng)用了大量的方形電池，而且占比越來越大，但是它作為圓柱電池路線的支持者的烙印，相當(dāng)深刻。

確實，特斯拉在圓柱電池上應(yīng)用經(jīng)驗豐富。

早期，特斯拉創(chuàng)立之際，市場上并沒有動力電池一說。特斯拉選擇了工藝頗為成熟的18650圓柱電芯來做動力電池，是迫不得已的選擇。

此后，延續(xù)18650的圓柱路線，特斯拉又和松下研發(fā)了21700電芯，并大量應(yīng)用，替換了18650。

不可否認(rèn)，特斯拉在18650和21700電芯的管理方面確實有獨到之處，但是面對能量翻了幾番的4680，特斯拉是否仍然游刃有余，尚不能確定。

特斯拉選擇大圓柱是其技術(shù)的延續(xù)，也有其議價能量強的基礎(chǔ)。

這只是說特斯拉在成組技術(shù)層面占有優(yōu)勢。但是在電芯批量制造領(lǐng)域，特斯拉也是個小學(xué)生，電芯能造成什么樣，尚須持謹(jǐn)慎態(tài)度。

另外，我們還要再重復(fù)說一次，其實特斯拉自己也用了寧德時代大量的方形電池，而且占比越來越大。

（2）其它企業(yè)的選擇

與特斯拉不同，其他車企的選擇就更多元化一些，但基本都不在圓柱方向。

特別值得一提的是豐田的選擇。特斯拉第一款量產(chǎn)的Roadster的模組，就是豐田汽車幫助設(shè)計的。

但是豐田自身選擇的方向卻是方形電池。要知道，豐田電芯的合作對象就是特斯拉電芯的主要供應(yīng)商、以圓柱電池獨步天下的松下電器。但是雙方合資的電池企業(yè)，泰星能源解決方案有限公司選擇的技術(shù)方向是方形電芯。

此外，日產(chǎn)、戴姆勒、通用、日產(chǎn)雷諾和沃爾沃等企業(yè)偏向于選擇軟包電芯；大眾則推出了標(biāo)準(zhǔn)電芯的策略，采用的也是方形電芯。

中國車企更是方形電芯的主要擁躉，畢竟頭部兩家電池企業(yè)——寧德時代和比亞迪都是做方形電芯的企業(yè)。另外，目前引領(lǐng)智能電動汽車行業(yè)的新勢力頭部——蔚小理，以及新能源自主品牌領(lǐng)軍者——歐拉、埃安等等也全都是方形電芯。2020年，中國方形電池出貨量占比達(dá)到80%。

從國際數(shù)據(jù)方面來看，2020年，方形電池占比也超過49%，軟包電池在全球電動車市場占比27.8%。

從現(xiàn)實市場占有率來看，方形電池具備領(lǐng)先優(yōu)勢，三種封裝類型也將長期共存。不過，就中國而言，軟包電芯的市場占有率相對較低，短期內(nèi)很難成為主流。

03

4680：尺有所短

在中國，只有圓柱電芯與方形電芯一戰(zhàn)。

理論上，圓柱電芯的技術(shù)成熟度最高，但實際上相比18650和21700，4680量產(chǎn)難度非常大。

在業(yè)內(nèi)人士看來，盡管特斯拉、松下的小圓柱的經(jīng)驗豐富，但經(jīng)驗基本不可用在4680上，因為4680需要多項創(chuàng)新性技術(shù)一同應(yīng)用，一個掉鏈子就不行。

一般來說，4680必須要選擇全極耳（無極耳）技術(shù)，常規(guī)單極耳無法解決發(fā)熱點的問題，而且也不能適應(yīng)高功率的需求。

首先，量產(chǎn)難度大。

第一個難點是對卷繞機的精度要求更高。畢竟電芯尺寸大了很多，對齊難度也搞了很多。

第二個難點是極耳的焊接技術(shù)。目前全極耳生產(chǎn)工藝有切疊法和揉平法。切疊法是特斯拉采用的方案，其主要通過斜切成片卷起，表面起伏度較大，易造成極耳因接觸程度不一致而導(dǎo)致內(nèi)阻一致性差。此外在注入電解液時，由于兩端被極耳封閉，不能連續(xù)注液生產(chǎn)。

揉平法是中國企業(yè)使用較多的一種全極耳方案，通過超聲波或機械將極耳揉成端面。極耳在揉平過程中容易產(chǎn)生金屬碎屑，導(dǎo)致電芯自放電過大，甚至發(fā)生內(nèi)短路，另外揉平后端面較為致密，電解液難以進(jìn)入電芯內(nèi)部。

這些都會成為電芯良品率提升的難題。

其次，空間利用率低。

同等化學(xué)體系下，大圓柱電芯的空間利用率要比方形電芯低很多。某電池企業(yè)負(fù)責(zé)人舉了一個例子，同樣一個電池包，磷酸鐵鋰大圓柱電芯只能放進(jìn)入50度電，如果是放方形電芯，可以裝到80度電。如果同樣用三元材料，方形可以用普通的532或者622的材料，但是4680必須用到高鎳，才能有差不多的電量。

高鎳三元雖然能量密度高，但也就意味著更高的熱失控風(fēng)險，在系統(tǒng)防護(hù)層面，必須多下功夫。

第三，傳統(tǒng)方式散熱困難。目前圓柱電芯都采用的是側(cè)面冷卻。圓柱電芯一般是軸向熱傳導(dǎo)最快，側(cè)面散熱最慢。4680大電芯，這一特點更加明顯。800V高壓充電下，電芯短時間會積累大量的熱，側(cè)面散熱速度較慢，長此以往，會對電芯壽命產(chǎn)生較大影響。

特斯拉采用的方式是頂部再加上一塊水冷板，實現(xiàn)側(cè)面和頂部雙側(cè)冷卻的效果。

特斯拉4680冷卻方式

第四，如果車企不具備圓柱電池的成組技術(shù)，還要靠電池企業(yè)制造電池系統(tǒng)，規(guī)模效應(yīng)很難發(fā)揮出來。

第五，4680的負(fù)極要用硅碳負(fù)極，才能體現(xiàn)能量密度提升的意義。但是硅碳負(fù)極應(yīng)有也有缺點。一是成本高；二是副反應(yīng)多，高膨脹性、首次充放電效率低影響電池質(zhì)量；三是硅碳負(fù)極在硅體積變化影響下，SEI膜反復(fù)破壞與重新形成，鋰離子被大量消耗，可能會使循環(huán)特性和電池容量下降。

4680電芯雖然在能量密度、快充性能等方面有突出優(yōu)勢，但是安全性挑戰(zhàn)大，生產(chǎn)難度幾何級上升。而且，對于車企來說，圓柱電池的成組難度很高，如果不具備圓柱電池的成組技術(shù)，其成本優(yōu)勢很難發(fā)揮。

04

單項冠軍不如綜合冠軍

單體表現(xiàn)不錯的4680電芯，在成組后似乎還是不及麒麟電池。從寧德時代給出的數(shù)據(jù)看，圓柱4680系統(tǒng)在能量密度、快充性能、集成度以及導(dǎo)熱性能上，與麒麟電池相比，仍然略顯不足。

麒麟電池與4680電池系統(tǒng)性能對比

電動汽車發(fā)展到今天，已經(jīng)取得了消費者信任，進(jìn)入大眾化普及階段。

動力電池面對的需求也發(fā)生了新變化：

• 續(xù)航里程達(dá)到消費者心理預(yù)期，能量密度不再是核心痛點；

• 充電難依舊部分存在，高端車型對動力電池快充能力需求凸顯；

• 保有量增加，起火事故引發(fā)關(guān)注，安全性權(quán)重逐步上升；

• 需求增長太快，材料供應(yīng)安全和供應(yīng)價格重要性逐步提升。

基于此，針對不同的市場，車企的動力電池選擇明顯出現(xiàn)了幾個趨勢：

一是，中低端車型，都開始采用磷酸鐵鋰電池，甚至考慮鈉離子、錳系材料電池，但采取大模組、無模組形式，既能做到較好的系統(tǒng)能量密度，成本和安全性又都很突出。

二是，極少數(shù)高端車型（比亞迪，還可能有一些企業(yè)跟隨）也采用磷酸鐵鋰電池，主打安全牌。

三是，大部分高端車型，仍然采用三元電池，但是不急于采用高鎳化，而是采取中鎳、中高鎳的材料路線。甚至采取三元和磷酸鐵鋰混排結(jié)構(gòu)，來實現(xiàn)能量密度和安全性、成本的均衡。

四是，少數(shù)高端車型仍然追求高能量密度，以追求長續(xù)航或者輕量化。軟包、圓柱、三元都有解決方案，但在系統(tǒng)設(shè)計和防護(hù)方面要付出更高成本。

五是，目前可以大規(guī)模商用的電化學(xué)體系依舊，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和材料微創(chuàng)新是主流。

這一切都得益于，寧德時代開啟的電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新之路。

在寧德時代發(fā)布CTP技術(shù)之前，電池企業(yè)提升能量密度的方式只是在電芯大小、材料體系等方面進(jìn)行挖掘。但材料體系的更迭是一個非常緩慢的過程，需要不斷改良配方，以平衡電芯的各項性能，動輒需要幾年甚至十幾年時間的研發(fā)才能成熟。

但是寧德時代電池包結(jié)構(gòu)簡化則開辟了一條創(chuàng)新路徑：一是，能量密度提升更高。可以在不改變電芯材料的基礎(chǔ)上，通過簡化結(jié)構(gòu)就能大幅提升電池包的能量密度，難度相對更低，電池能量密度迭代速度更快。

二是，相對安全。相比電芯本身通過提升鎳含量來提升能量密度，電芯的穩(wěn)定性得到保證，電池系統(tǒng)的安全性也在一定程度上得到提升。

跟隨著寧德時代的步伐，比亞迪、國軒高科、中創(chuàng)新航等一大批企業(yè)都陸續(xù)推出了其結(jié)構(gòu)簡化的電池包產(chǎn)品，引領(lǐng)了整個行業(yè)的創(chuàng)新。中國電池企業(yè)迅速將整車電池包能量密度推到200Wh/kg，純電動汽車的續(xù)駛里程得到大幅提升，無疑對加速動汽車的普及起到推動作用。

2022年，寧德時代推出再次刷新記錄的CTP3.0電池包，將中國純電動汽車續(xù)駛里程輕松推到了1000公里，有效解決了電動汽車冬季續(xù)航短、續(xù)駛里程焦慮的問題，并有利于延長電池循環(huán)壽命。

寧德時代CTC技術(shù)能夠達(dá)到的效果，似乎更值得期待了。

——END——

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