宁德时代CTP3.0麒麟液冷设计！

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CTP3.0麒麟电池技术 宁德时代 了解麒麟电池先要理解什么是CTP技术，CTP将电动车的电池与底盘做融合的技术，英文全称为cell to pack，也就是无模组动力电池包，本质上就是为了在车身中塞下更多的电池，在没找到更高效电池材料的前提下，尽量把“油箱”做大。 目前宁德时代推出的麒麟电池是宁德时代第三代CTP技术的产物，它的体积利用率突破72%，能量密度可达255Wh/kg，如果装车的话，可以使整车突破1000km续航。就目前各家的公布的数据来看，宁德时代推出的麒麟电池是目前市面上能量密度最高的量产电池包，换句话说，谁先用上了麒麟电池，谁家的电动车先突破1000km大关。举两个例子对比：特斯拉4680的体积利用率为63%，电池组能量密度为217Wh/kg；比亚迪全新的CTB刀片电池体积利用率为66%，电池组能量密度为200Wh/kg。麒麟电池优势：1）大幅提高安全性，水冷板附加隔热作用，可实现无热扩散；2）提升快充性能，电芯双面水冷；3）提升循环寿命，电芯加紧后寿命会短一半，也就是放松一点的话，循环寿命能长一倍，水冷板附加缓冲作用；4）提高比能量：水冷、隔热、缓冲功能三合一，空间得到大幅节省，磷酸铁锂可达160Wh/kg、290Wh/L，三元高镍可达到250Wh/kg，450Wh/L，比4680多装13%的电量。（一）麒麟电池创新点（1）重构水冷系统麒麟电池采用了集成式的多功能弹性夹层，宁德时代将电池包中的横纵梁、水冷板和隔热垫集成成了多功能的弹性夹层，将支撑、冷却、隔热、缓冲功能四合一，并且在多功能弹性夹层内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。 麒麟电池重构了水冷系统，对冷却系统进行了全新的排布设计。麒麟电池的水冷系统置于电芯与电芯之间，紧贴电芯大面，将传统置于顶部的水冷系统做到了电池的侧面，从而使换热面积扩大4倍，电芯控温时间缩短至原来的一半，目前宁德时代官方宣传麒麟电池可支持5分钟快速速热启动及10分钟快充至80%。 （2）电芯采取双排背对背方式侧立排布，因此可放入更多电芯，更有利于快充技术，同时安全性、体积利用率大幅提升。（3）电芯倒置排放 首先采用了电芯倒置的设计，麒麟电池组则是倒立的电池，也就是电芯倒置。使用电芯倒置的排列之后，麒麟电池组让失控排气和底部球击空间共用，也就是我们常说的电池排气和安全空间做到了一体。这样在整包空间来看，会给电芯多留了6%的空间，从而提高电池组的空间利用率。 一句话概括就是：麒麟电池组本质上并没有改变电芯的内部结构和材料，改变的是电池系统结构，通过高度集成化的电池系统结构，提升电池组整包的体积利用率，从而达到从整包层面来看的能量密度提升。高度集成化的电池系统结构会不会带来一些其他问题？（1）结构件采用高强铝型材，挤压、焊接工艺；（2）水冷板设计、水道流向、水流支路流量及制冷量分配；（3）电池包内部温度与外部环境温度隔离设计；（4）电气间隙、爬电距离、绝缘设计匹配；（5）电芯采样及控制精度，绝缘设计及检测等。（二）麒麟电池相关专利宁德时代专利“箱体结构，电池及用电装置”，授权公开号：CN216648494U，我们可发现麒麟电池包的结构细节，其主要创新如下：（1）方壳电芯采取背对背侧立方式排布于箱体内，而非原本直立方式，可放入更多单体电芯，更有利于快充，提高体积利用率；（2）冷却板替代横纵梁，使支撑、冷却、隔热、缓冲功能四合一，有效提升空间利用率。新冷却板以加强体的方式插入电池排间，同时连接上盖和下箱体，起到传统横纵梁支撑保护作用；两排电芯共享一个冷却通道，相比一排电芯使用一个水冷板，减少冷却板数量，降低BOM成本，有轻量化的效果，更有利于快充时散热；立式冷却板打造横向相对隔离空间，纵向电芯间有膨胀补偿片+绝热气凝胶，有效隔热实现“零热失控”；冷却板采用内外两层冷却通道，可吸收电池充放电及老化时产生的膨胀，减少电池单体挤压，提升电池循环寿命；此外新水冷板转移至箱体内部，可避免因碰撞易出现破损而导致漏液风险。（3）下箱体有定位/限位槽，用于冷却板的安装及电芯组的固定，该设计可提高电芯组安装稳定性，避免相互碰撞损坏，但仍需导热结构胶保证强度及优化散热。 麒麟电池专利图（三）麒麟冷却板根据宁德时代专利“水冷板组件、水冷系统、电池及其箱体以及用电装置”，申请公布号：CN114497826A，我们可发现麒麟冷却板结构细节，其主要创新如下：水冷板具有内外两层冷却通道，采用口琴管方式，其中外层和内层冷却通道中的一者为液冷通道，另一者为非液冷通道（如外层液冷，内层风冷），非液冷通道由于不填充冷却液，通道壁可以适当朝内变形，吸收电池单体膨胀，避免电池单体挤压损坏。 麒麟冷却板专利图 （四）宁德CTP技术迭代第一代CTP到最新的第三代麒麟电池，电池包体积利用率从55%提升至72%。CTP1.0：采用虚拟大模组，去掉模组的侧板，转而用绑带来替代，能量密度可达到 180Wh/kg 以上，代表车型北汽EU5。CTP2.0：通过 Pack 下箱体分区设计，去除端板结构，同时可兼容 NP 技术（不热扩散技术）和 AB 电池等，再去掉模组的两个端板，利用箱体上的纵横梁来代替端板，能量密度可达到 200Wh/kg 以上，代表车型蔚来75度。CTP3.0：通过水冷版侧置，即起到隔热功能，又加强了系统的冷却能力，使得高倍率快速充电成为可能，进一步去掉箱体上的纵横梁，利用两个电芯之间的夹板和电芯本体来实现结构上的需求。能量密度可达到 250Wh/kg 以上， 宁德三代CTP性能差别（五）宁德CTP3.0 VS 特斯拉CTC首先一句话概括：麒麟电池是高度集成化的电池系统技术迭代，特斯拉4680则是改变电芯结构的技术迭代。麒麟电池水冷板放置与特斯拉4680电池类似，都是在电芯间夹水冷板，但特斯拉水冷板无需起支撑作用。大圆柱间散热空间更大，上方还有额外一层水冷板，因此特斯拉CTC散热效果好于麒麟电池，叠加全极耳设计，非常利于快充设计，但空间利用率肯定要低于麒麟电池。 特斯拉4680水冷板结构 （六）宁德麒麟电池与大圆柱ctc、比亚迪ctb对比特斯拉的4680电池最大的升级，或者说和目前其他电池厂家相比最大的升级就是“无极耳”技术。首先要说明，4680的“无极耳”技术不是没有极耳了，而是整个面都变成了极耳。 利用这种技术，使得特斯拉的4680电池在单体能量密度上能达到约300Wh/kg，但是圆形电池本身在电池仓内的布局有天然劣势，只能用到60%左右的电池舱空间，所以在整包能量密度上来看，特斯拉的4680电池反而比宁德时代的麒麟电池能量密度要低。但是从电芯技术发展的角度来看，4680是要比麒麟电池更加先进的，同样是CTC技术，特斯拉的4680电池带来的技术创新会比麒麟电池更多。 （七）宁德CTP3.0 VS 比亚迪CTB比亚迪CTB采用上层直冷板设计，且电芯间无冷却设计，因此其冷却效果劣于麒麟电池，不利于电池快充时散热。比亚迪CTB仍保留提供强度/刚度的横向钢梁，结构强度好于麒麟电池，但体积利用率更低。 比亚迪CTB技术示意图 （八）麒麟电池VS上汽魔方电池魔方电池是上汽和宁德合作产品，麒麟电池和魔方电池相似度较高，均采用立式冷却结构，但魔方电池采取双电芯躺式布局而非麒麟的侧立布局，上下电芯间没有膨胀补偿片+绝热气凝胶的隔离层，无法做到真正无热扩散，因此麒麟电池控制热扩散效果更好。魔方电池垂直方向厚度更薄，但其体积利用率低于麒麟电池。 魔方电池内部结构图最后综合来看，麒麟电池的优秀是毋庸置疑的，作为目前能量产的最大“油箱”，麒麟电池在产品力上是非常优秀的。 麒麟电池的水冷板替代电池包横纵梁，叠加双层冷却通道设计，同时具备支撑、水冷、隔热、缓冲四大功能。此外电芯采取双排背对背方式侧立排布，因此可放入更多电芯，整体安全性、快充性能、循环寿命及比能量得到较好提升。麒麟电池是公司在现有的方形电池技术路线下，通过结构创新，进一步提升电池性能重要方式，铁锂+麒麟电池可与刀片电池竞争，高镍三元+麒麟电池可与4680竞争。公司此前表示，将在2023年量产符合无热扩散要求、续航里程可达1000km的麒麟电池。虽然麒麟电池在电芯技术上并没有什么突破性的创新，但是胜在技术相对稳定，并且良品率高。要知道特斯拉受限于极耳激光焊技术超高的技术难度，使得4680电池低良品率，导致4680电池组足足跳票了两年，技术再好产能跟不上也是无用功。对于消费者来说，只要能满足日常续航的需求，只要续航能突破1000km，就基本解决了长途行驶多次充电的问题了。

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