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12月23日，在國軒高科第13屆供應(yīng)商大會上，國軒高科董事長李縝以“平靜的回歸到事物發(fā)展的本源”為主題進行了總結(jié)致辭。其中提到了要平靜地面對顛覆性創(chuàng)新的缺失：在新能源技術(shù)起步初期有很多顛覆性的創(chuàng)新，劃時代地改變著世界；而隨著技術(shù)的普及，這些顛覆性的創(chuàng)新或?qū)⒚媾R著長期的缺失。

在筆者看來，過去三年電池行業(yè)最大的創(chuàng)新就是CTP(Cell to Pack) 技術(shù)的普及，將單個電芯直接集成到電池包里面，省去了中間的模組單元。將電池包的體積利用率提高到70%以上，進而衍生出一系列新的突破，包括超長續(xù)航，超級快充，以及超高能量等。本文就從CTP的角度來跟大家一起回顧2023年電池技術(shù)的進步，并對公眾號發(fā)表的文章進行總結(jié)。

一、CTP技術(shù)是過去三年的主要創(chuàng)新

CTP技術(shù)的發(fā)展主要是由寧德時代以及比亞迪這兩家頭部電池企業(yè)引領(lǐng)的。早在2019年，寧德時代就首創(chuàng)了CTP1.0技術(shù)，并且首發(fā)應(yīng)用在北汽EU5車型上。隨后在2020年3月，比亞迪發(fā)布了刀片電池，將CTP這一技術(shù)進一步完善，并且早于外國企業(yè)申請了長度在600~2500mm的刀片電池的專利，守住了這個集成技術(shù)的制高點。

其實寧德時代最早給北汽供的CTP1.0類似于大模組的概念，本質(zhì)上跟特斯拉Model 3的大圓柱模組是類似的；不過在2021年發(fā)布的CTP2.0就是真正的無模組了，取消了模組這一實體，將電芯直接集成到電池包里面，在阿維塔11上實現(xiàn)了190Wh/kg的系統(tǒng)能量密度，750V的電壓以及2.2C的充電倍率。2022年推出的CTP3.0麒麟電池，將體積利用率提高到驚人的72%，并且能夠支持255Wh/kg的系統(tǒng)能量密度以及4C以上的快充能力。

跟麒麟電池相比較，比亞迪在2021年推出的刀片電池實際上直接邁進了第三代CTP技術(shù)，體積成組效率也早早地超過了70%(采用CTB的騰勢N7達到了77%)。今年極氪、廣汽、長城等推出的短刀電池，實際上跟比亞迪是有2~3年的技術(shù)代差的，不過在快充和長壽命方面扳回一城。

此前在文章“從世界動力電池大會看萬億寧德時代的隱憂”已經(jīng)提到過，寧德時代的CTP3.0才真正和刀片電池在同樣的競爭維度，只是電芯的外形尺寸不同，最終成組的表現(xiàn)也有區(qū)別：麒麟偏重性能（比如快充），而刀片側(cè)重更高的體積利用率。

也正是由于CTP技術(shù)的一個興起，導(dǎo)致電芯的一個高度空間得到了更好的一個利用，從早期VDA模組的95mm左右提到到了115mm左右，提升幅度高達20%，對電池能量的提升是立竿見影的，進而滋生了很多全新的技術(shù)。

首先，CTP技術(shù)由于空間利用率的提升，整包能量提升巨大。三元電池可以輕松超過100kWh, 而麒麟電池甚至高達140kWh, 續(xù)航也達到了1000km，里程焦慮很大程度上得到了緩解。

具體可參考：(1)三元電池單體最大容量會止步在280Ah嗎？(2) 麒麟電池首款高比能電芯分析 (3) 千里續(xù)航需要多少度電

不僅如此，CTP技術(shù)的普及導(dǎo)致更加便宜且安全的磷酸鐵鋰電池也能夠滿足乘用車的里程需求了。比亞迪刀片電池的能量已經(jīng)來到了80-90kwh，整車的續(xù)航也超過了700km，唐EV更是達到了108.8kwh。雖然刀片電池的內(nèi)阻偏大，但是體積利用率的優(yōu)勢是其他電池系統(tǒng)所無法媲美的。而且由于超長極片的內(nèi)加熱效應(yīng)，低溫性能也不錯。

具體參考：(1)刀片電池打破LFP乘用車帶電量天花板 (2) 刀片電池電阻有多大 (3)低溫性能才是刀片電池的殺手锏

由于磷酸鐵鋰電芯本征就是高安全的，所以很多企業(yè)在此基礎(chǔ)上能夠把電池包做的更加的安全，整車的安全也得到了很大程度的保證。2021年特斯拉也開始力推磷酸鐵鋰，這個月極氪金磚電池，廣汽因湃電池也陸續(xù)發(fā)布，不僅有4.5C快充，還有超過4000次的循環(huán)壽命和150萬公里的總里程(極氪、埃安、蜂巢能源……12月預(yù)告兩天三家電池日，都在“卷”什么？)。

不過要注意的是，國家新出的免購置稅標(biāo)準中，電池系統(tǒng)能量密度要達到125wh/kg以上，4.5C快充的鐵鋰已經(jīng)很接近這個指標(biāo)了，鐵鋰的快充可以止步于此了。

其次，電芯空間的一個調(diào)整，使整包能量出現(xiàn)了富余，熱管理也更加高效，于是快充電池迅速興起。尤其是在麒麟電池的推動下，鋁殼電池大面冷卻能力得到了高效的提升，所以說CTP也從側(cè)面滋生了快充技術(shù)的演化，包括鋰想MEGA，智己LS6，小米汽車以及廣汽昊鉑等企業(yè)都開始大力推廣快充技術(shù)。

不僅如此，能量的富余使LFP快充電池成為了現(xiàn)實。寧德時代八月份發(fā)布了基于磷酸鐵鋰的4C神行超充電池，是集材料創(chuàng)新，電芯設(shè)計，仿真模擬以及系統(tǒng)熱管理優(yōu)化的大成之作。不過即使這樣，由于石墨負極本身的嵌鋰和析鋰的特性，還要結(jié)合精確的仿真模擬以及嚴格的質(zhì)量控制，才能避免快充時的析鋰風(fēng)險。

具體可參考: (1)理想首款純電車型到底用的是什么規(guī)格的快充麒麟電池 (2)小米汽車也是超級快充電池？(3)寧德時代即將發(fā)布6C快充技術(shù)？(4)神行快充一定要麒麟電池嗎(5)快充一定要800V嗎？(6)快充與析鋰

當(dāng)然，除了刀片電池和麒麟電池以外，大圓柱電池也是CTP以及CTC的良好選擇。這方面特斯拉最早提出了4680的概念，隨后寶馬跟進了4695，國內(nèi)的江淮汽車也在釔為車型上使用大圓柱電池。

由于電芯容量低，整包熱擴散防護比較容易，大圓柱電池的快充性能也不錯。不過依然要考慮散熱面積的影響，才能更好地利用其快充性能。

具體參考: (1) 特斯拉定點的4680國內(nèi)供應(yīng)商是哪家 (2)4680電池的充電速率一定更快嗎? (3)6C快充大圓柱即將登場？(4)國產(chǎn)46大圓柱電池也裝車了嗎？

CTP技術(shù)的進步帶來的一個主要問題就是單個電芯或者單個模組都是不可拆卸的，一個電芯損壞就要更換整包，維修費用會比較高，車輛保險也更貴。這方面五菱神煉電池 提出了單個電芯可維修的概念，將每個電芯限制在MUST框架隔層中再進行頂部螺接(從五菱神煉電池看兩家鋰電新秀的崛起)。

五菱的理念是在CTP架構(gòu)能量出現(xiàn)富余的基礎(chǔ)上，不追求極致的體積成組效率，而追求單個電芯可維修，降低總的使用成本。其實這方面正力的乾坤電池比五菱更早一些。不過業(yè)內(nèi)還從來沒有做到過單個電芯可維修，之前的模組時代也只是單個模組可維修。日后這個方向能否成功，還有待觀察。

二、未來的材料創(chuàng)新集中在降本增效

CTP是電池結(jié)構(gòu)上的技術(shù)突破，那么未來在電池材料體系上是否能有一些新技術(shù)的突破呢？

首先以低成本長壽命為主要競爭力的鈉離子電池是很好的方向，今年也有很多公司發(fā)布了新品，在電動汽車，儲能以及輕型動力市場實現(xiàn)了破冰應(yīng)用。本月底江淮跟中科海鈉合作的釔為鈉電版以及江鈴跟孚能合作的鈉電小車都陸續(xù)下線。

不過雖然鈉電號稱能實現(xiàn)跟LFP接近的能量密度以及超過10000次的循環(huán)壽命，其高低溫以及倍率等綜合性能還有待驗證，而且硬碳析鈉的問題也很難解決，再加上原材料成熟度低，標(biāo)準欠缺，制造成本占比較高等因素，短期內(nèi)很難替代鋰電池。至少要到2025年以后等技術(shù)方面的壁壘解決了才能更清晰。

具體參考 (1)風(fēng)頭正旺的鈉離子電池(2)鈉離子電池的機會窗口(3)鈉離子電池不能說的秘密(4)鈉電性能爆發(fā)即將顛覆鋰電？

鈉離子電池核心是降本，而目前成熟的磷酸鐵鋰方向上，需要進步提高效率，提高比能量來降低單位Wh的制造成本。于是同為橄欖石材料的高比能磷酸錳鐵鋰應(yīng)運而生，既保證了低成本，還兼顧了安全，且方便跟三元復(fù)合，進一步提升能量密度和適應(yīng)性。

本來寧德時代的M3P電池是特斯拉model 3換新版首發(fā)的，但是由于材料本身的一些問題跳票了，年底發(fā)布的問界S7可能是用了LMFP和三元復(fù)合的方案。

參考:(1)LMFP即將拳打LFP腳踢NCM (2)Model 3換新版真的是66kWh嗎 (3)寧德時代的M3P電池或由華為首發(fā)？

不過降本不僅要看中原材料的BOM和Wh成本，還要看全生命周期的成本(Cost/Wh/Cycle)。這一點對于儲能行業(yè)尤為重要，其電池的循環(huán)壽命是降低全生命周期成本的重要因素，由于LFP首效可達98%，而石墨負極首效也就92%左右，電池的衰減主要是活性鋰的損失。所以在目前LFP技術(shù)的基礎(chǔ)上，補鋰應(yīng)運而生，能夠?qū)�LFP電池壽命提高到12000-20000次，滿足儲能行業(yè)20-25年的使用需求（12000次循環(huán)的儲能電池是如何實現(xiàn)的？）

隨著磷酸鐵鋰電池的全面興起，在國內(nèi)新能源汽車領(lǐng)域占比已接近70%，隨著國外諸如大眾，通用，福特等大車企轉(zhuǎn)向LFP體系，未來的裝機量有望繼續(xù)走高。這就擠壓了中高鎳三元的市場空間，基本上30萬以上的高性能車型才會使用了。

而豪華車起為了維護品牌，突顯自身的與眾不同，對前沿的固態(tài)電池也不遺余力的開發(fā)。而且上面提到的預(yù)鋰化也可以提高高比能硅氧負極的首效和比能量，有利于高比能電池體系的進一步發(fā)展，對豪華車企而言也是有吸引力的。

不過全固態(tài)量產(chǎn)的時間至少還得三五年后，為了加快進度，短期內(nèi)半固態(tài)電池有望率先推出，不過為了兼顧快充等性能指標(biāo)，半固態(tài)基本轉(zhuǎn)向了液態(tài)的思路，著重優(yōu)化了電解液和隔膜涂層。不過成本依然高，對于豪華車企展現(xiàn)高性能和先進技術(shù)的儲備比較重要，但很難大面積推廣。

具體可參考: (1) 全固態(tài)電池路在何方 (2)固態(tài)電池能讓豐田王者歸來嗎？豐田電動化下一代技術(shù)分析 (3)固態(tài)電池：從“全固態(tài)”到“近乎固態(tài)” (4)蔚來360Wh/kg半固態(tài)電池解析 (5)368Wh/kg半固態(tài)電池能否讓上汽王者歸來(6)半固態(tài)電池已經(jīng)演變?yōu)橐簯B(tài)電池？(6)豐田固態(tài)電池也用鹵化物電解質(zhì)？(7)全固態(tài)電池更加務(wù)實了(8)半固態(tài)電池的核心是液態(tài)電解液

這些基于高鎳和硅碳負極的高比能電池雖然在新能源汽車上應(yīng)用的范圍在縮小，不過在磷酸鐵鋰無法勝任的領(lǐng)域還有很大空間，比如特斯拉推出的Cybertruck皮卡以及SEMI貨車以及對高比能，高倍率要求都很高的電動飛行器eVTOL。如果寧德時代500wh/kg的凝聚態(tài)電芯能研發(fā)成功，那么幾十座的支線大飛機也可能加快電動化的步伐。

到了2030年，很可能還是各種電池體系百花爭鳴的時代，包括鈉電，LFP，LFMP以及中高鎳三元等都有自己的一席之地。

具體參考: (1)eVTOL飛行汽車對電池的要求(2)凝聚態(tài)電池到底是什么(3)500Wh/kg超高比能電池是如何實現(xiàn)的(4)500Wh/kg鋰電池的技術(shù)路徑與前景(5)2030年會是哪種電池的時代

三、電池技術(shù)的突破與汽車強國之路

習(xí)近平總書記指出，發(fā)展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路。實際上2009年以來中國汽車的產(chǎn)銷量就已經(jīng)超越美國，成為世界第一的汽車大國。當(dāng)時記者就問工信部原部長苗圩，“我們是第一大國了，什么時候能建成第一強國、以什么為標(biāo)志才能成為汽車強國？”對于建成汽車強國，苗圩講到了三個標(biāo)志：

一是，要有企業(yè)躋身世界前十。不是國內(nèi)，而是在國際開放環(huán)境下躋身世界前十位，世界第十位年產(chǎn)銷量在300萬輛左右。

二是，要有一些核心關(guān)鍵技術(shù)，能對汽車工業(yè)發(fā)展實現(xiàn)引領(lǐng)和帶動。

三是，要在國際汽車市場上占有一席之地。

苗部長說即使放在今天這幾個標(biāo)志依然站的住腳。如果按照這些標(biāo)志來判斷的話，那大概率2023年就是我國換成升級為汽車強國的元年，首先，自主品牌比亞迪的全年銷量會達到300萬輛左右。其次，以刀片電池和dmi技術(shù)引領(lǐng)的新能源汽車核心關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了LFP電池的快速普及，并引領(lǐng)了歐美日韓車企的跟進。

大眾明年就會推出LFP電池的ID.3車型，福特跟寧德時代，豐田跟比亞迪的合作也都是LFP電池。而且日韓的電池企業(yè)也在積極地布局LFP電池技術(shù)。這一波LFP的普及離不開中國CTP技術(shù)的引領(lǐng)和推動。

最后，隨著新能源汽車的出口以及俄烏沖突送給國內(nèi)的俄羅斯汽車市場，今年中國汽車出口量會超過日本，成為世界第一，在國際汽車市場占有了重要的一席之地。

也許有人會說CTP本身可能并不是一個全新的技術(shù)突破，更多的是車企們的一個選擇，但是這樣的一個選擇確實從側(cè)面滋生了很多新技術(shù)的一個發(fā)展，而且CTP本身而言也有許多設(shè)計上的一些更改和優(yōu)化，比如麒麟電池的大面熱管理，三合一夾層以及260+的家族專利等。

而且這項技術(shù)的普及只有中國才能做到，因為強大的供應(yīng)鏈和成本控制能力。中國CTP技術(shù)的成功也給全世界的電動汽車行業(yè)都帶來了全新的曙光，以后的電池設(shè)計基本都會沿用CTP的理念(CTB也是CTP的拓展)。

當(dāng)然，CTP的普及雖然推動了LFP電池的標(biāo)準化，但從供應(yīng)鏈上來看，電池的產(chǎn)能規(guī)劃到2030年，都是過剩的。車企提個需求，供應(yīng)商都能滿足。所以車企可以自研電池，但是不用自己造電池，找供應(yīng)商代工生產(chǎn)，這樣既保證了技術(shù)的領(lǐng)先，也避免了重資產(chǎn)的投資，也許這也是以后的行業(yè)發(fā)展方向。

小結(jié)：2023年我們目睹了很多技術(shù)的突破和創(chuàng)新，磷酸鐵鋰電池方興未艾，高鎳大圓柱如火如荼，鈉電池來勢洶洶，磷酸錳鐵鋰爆發(fā)在即。我們看到了循環(huán)超過一萬次的儲能電池，續(xù)航千里的高比能麒麟電池以及快速倍率達到5C的三元電池和4C的鐵鋰電池。這些技術(shù)的突破看似雜亂，實則都是在CTP技術(shù)的賦能下，在電芯材料體系和性能方面的破繭成蝶。

我們要感謝CTP技術(shù)的普及，這也是中國作為大國的智慧和擔(dān)當(dāng)?shù)捏w現(xiàn)，不僅讓電動汽車的續(xù)航和補能焦慮得到了很大程度的緩解，推動了國內(nèi)新能源行業(yè)的高速發(fā)展，也引領(lǐng)了世界電動汽車技術(shù)的方向，助力我國從汽車大國成為真正的汽車強國。