3、电芯、系统结构升级优化
虽然热管理技术在一定程度上能够改善新能源车冬季续航能力，但破解续航焦虑的关键仍是电池技术的升级优化。最近一年，电池技术路线已呈现出百花齐放的特点。
讨论动力电池的技术路线，自然绕不开以宁德时代为代表的三元锂电池与比亚迪为代表的磷酸铁锂的性能之争。据张璐介绍，从能量密度角度看，三元锂电池相较于磷酸铁锂电池有着更高的能量密度，能够储存更多的电量，因此在一些需要长续航里程的应用上，有更好的表现。磷酸铁锂电池的能量密度相对低一些，从功率密度角度分析，磷酸铁锂电池具有更高的功率密度，充电速度快，而三元锂电池虽然能量密度高，但功率密度较低、充电速度较慢。从安全性角度考虑，磷酸铁锂电池相较于三元锂电池更加安全可靠，出现问题时的爆炸或起火概率更小，而三元锂电池因涉及到锂金属的使用，安全问题更加突出。
“对比磷酸铁锂、三元锂电池的技术特性，可以看出磷酸铁锂电池在安全性、经济性、原材料丰富度和循环寿命方面优势明显，而三元锂电池在能量密度、低温性能和充电效率方面优势更明显。”张璐表示。
目前来看，无论宁德时代的麒麟电池，还是比亚迪的“刀片”电池都在补齐短板，在深耕各自优势技术路线的同时，不断进行技术升级迭代。
中金公司研究部电新及公用环保首席分析师曾韬向本刊介绍，当下动力电池的技术升级主要聚焦在结构、材料、工艺三个维度上，从材料端看，负极材料由石墨和碳化硅向锂金属负极进阶；电解质材料从液体迈向半固态、固体；此外，钠电池也成为各个厂商布局的重点。从结构端看，系统结构逐渐向去模组化、集成化方向演进，而电芯结构则在圆柱电池大尺寸化、方形电池扁长化方面实现创新，从工艺端来看，电池结构升级带动新工艺，蜂巢能源、比亚迪为代表的叠片工艺、特斯拉为代表的全极耳结构工艺，正成为电池技术发展的一条结构工艺主线。
简单来说，动力电池的技术进步主要在材料端和结构端两大维度，目的都是为了提高电池能量密度和循环寿命。目前来看，通过电芯结构、系统结构及工艺升级，是各大电池厂商普遍采取的手段，以模组化、集成化的方式进一步提高电池包和底盘空间的利用率，进而提升续航和优化成本。
纵观近年来发展现状，已推出的系统结构创新方案主要包括电池包技术（CTP）、电池车身一体化技术（CTB）、电池底盘一体化技术（MTC）、模组和电池托盘技术（CTC）四种方式，电芯和系统层级协同推进。
宁德时代发布的麒麟电池是CTP的代表产品，通过取消模组环节，直接将电芯集成在电池包上，但保留了电池托盘、上盖板的设计。该方案直接使电池包体积利用率提高了15%~20%，零部件数量减少40%，生产效率提升了50%。
CTB方案的典型代表是比亚迪，该方案将刀片电池的上盖与车身底板集成于一体，取消了单独的上盖板设计，但仍保留了电池托盘，电池包空间利用率进一步提升至66%、能量密度提升10%。
不难发现，各类系统结构升级方案底层逻辑上都是为了增大空间利用率，减少模组数量和加大集成化，进而在降低成本的同时提升能量密度。
特斯拉采用的是CTC方案，该技术在Model Y身上已经应用。特斯拉CEO马斯克表示，CTC技术配合一体化压铸技术使用，可节省370个零部件、车身减重10%、每千瓦时电池成本下降7%。当然，CTC技术并非局限于4680大圆柱电芯，2170电芯也同样适用，未来还将兼容其他尺寸电芯。
曾韬认为，从车企角度看，技术实力较强的车企可以主导CTP/CTC设计，进一步整合上游模组制造商，相应的部分电池厂商地位将会下降，将从模组供应商退化为电芯供应商，配套价值量会有所下降。另外，由于CTP/CTC方案设计与电芯设计存在协同效应，这也会促使车企与有实力的电池厂达成共同研发的合作，相应的开发供应商也有望在后期的量产中保留主供的地位。
“在CTP/CTC上不具备技术能力的车企，会将CTP/CTC设计完全交由有实力的电池厂，向电池厂直接采购CTP模组或者CTC集成化底盘；电池厂向下游延伸，同时与车企的绑定黏性进一步增强。因此，有能力的车企、电池厂商将分别向上、向下整合，加剧电池厂商盈利的分化。”曾韬进一步表示。
值得注意的是，电芯结构创新升级也在同步进行中，宁德时代方形技术、比亚迪为代表的刀片电池和特斯拉4680电池已经成为市场争相布局的主流路线。
从当下发布的最新快充产品看，已呈现出多种技术路线并行的格局，宁德时代快充电池走方形技术路线，已成功研发出4680、4695等大圆柱电池，中创新航快充产品以方形、46圆柱为主，亿纬锂能快充产品主打46大圆柱，蜂巢能源主打短刀电池（刀片电池的一种），比亚迪在发展刀片电池的同时，也开始布局大圆柱电池。
据曾韬介绍，在相同电池包能量下，大圆柱电池可减少电芯数量，可减少壳体用量并降低生产成本，同时可降低BMS管理难度。但大电芯将影响锂电池安全性与快充性能。更大的电池直径将直接增加电池内阻与电池发热，对电池热管理系统提出了更高要求，同时，更大的电芯容量也将影响锂电池倍率性能与快充效率。此外，在集流盘和极柱、集流盘与壳体/底盖的焊接等处理工艺上存在较大难点，工艺上的难点造成良品率不高。
曾韬认为，由于4680大圆柱结构、无级耳创新使得电芯整体安全系数大幅提升，高镍正极、硅基负极等高比容量的活性材料能更好发挥出4680电池的优势；同时圆柱电池高一致性的优势使4680电池更能适配800V高电压，解决电动车快充难题。 |
