CTP会是电池未来的潮流吗?

其实围绕着要不要上模块，群雄背后是权力之争。最近从特斯拉国产的影响传来一个有趣的消息。电池级碳酸二甲酯和超纯碳酸二甲酯报价从10月31日开始的五个工作日内三次上调，共上调1500元/吨，涨幅超过14%。

这个消息其实很重要。为什么这么说？5G时代的到来，对电池四大材料之一的电解液提出了更高的要求。电解液对锂电池的安全性、循环寿命、高低温性能有重要影响。通常电解液由溶剂、溶质和添加剂组成，其质量比一般为80: 15: 5。超纯碳酸二甲酯DMC的纯度高于电池DMC，对提高电池的能量密度和延长电池的使用寿命有重要作用，所以涨价是自然的。但这就引出了整个新能源汽车产业链的一个重要问题，特斯拉国产对国内新能源汽车企业的影响，以及占纯电动车成本近35~40%的电池成本。随着电池材料成本的增加和补贴的下降，如何降低车企的成本成为一个重要的思考方向。谁的CTP？迄今为止，电池组的生产一直遵循相同的基本程序。专门从事电池生产的公司，如当代安培科技有限公司、比亚迪、松下和LG化学，生产单个电池单元，然后车企将这些电池单元包装成电池组并装载。那么，有人脑洞大开，问为什么不把这两个独立的过程整合起来呢？在“松下因电池损耗利润下降12%，但特斯拉仍想降低20%的成本”中，记者提到特斯拉正在申请专利，该专利概述了一种类似CTP(Cell To Pack)的方法来制造电池组，其中电池组组件与电池本身集成在一起。

简单来说，方法就是将单体电池并联起来形成电池子模块，然后将这些子模块组装成车辆需要的动力电池模块。而且特斯拉还为这项组装专利设计了新的冷却方式，可以利用冷却液直接穿过电池组来降低电池组的温度，或者将散热片安装到电池组中来降温，或者使用特殊的封装材料来降温。在中国，当代安培科技有限公司的CATL也在法兰克福车展上率先推出了CTP技术。当然，当代安培科技有限公司并不是国内第一家发布CTP技术的企业。早在7月9日，蜂巢能源就发布了这项技术，还在法兰克福车展上展示了这项技术。此外，比亚迪也在研发。模块的功能在于电池功能的集成管理。最初特斯拉用了10多个模块，现在已经进化到Model 3，只用了4个大尺寸模块，大大减少了冗余部件。此外，大容量方形铝壳电池的应用、电池的技术革新、生产一致性的提高也为脱模创造了条件。尽管特斯拉和CATL在整合电池组和电芯的生产方面存在差异，但整个思路和流程是相似的:将两个完全独立的生产流程(电芯制造和电池组制造)合并为一个流程，以产生一种更加简化、高效和低成本的电池生产方法。那么，取消模块能产生什么效果呢？据当代Amperex科技有限公司数据，CTP电池组体积利用率可提高15%-20%，电池组零件数量可减少40%，生产效率可提高50%，电池组能量密度可提高10%-15%，可达200Wh/kg以上，电池制造成本也可大幅降低。

根据Honeycomb提供的数据，与传统的590模块相比，第一代CTP减少了24%的组件，第二代i……组效率提高5-10%，空间利用率提高5%，组件数量减少22%。这对于车企来说，似乎是一件好事。但是，如果深入挖掘，我们会发现，其实围绕着要不要上模块，还存在着一场PACK power的斗争。从效益上看，PACK比module更赚钱，电池供应商只有转型为CTP整体解决方案后才有机会做整个PACK。在新能源汽车企业面临电动汽车成本和能量密度压力的同时，CTP方案正好提供了一个降本增效的解决方案。但CTP是“真香”的解决方案吗？在降低动力电池成本的过程中，途径不仅限于单体集成的形式，还包括材料选择、工艺优化、标准化、大模块等。早期的A123用的是扎线带；叶子采用软包；age集成小模块，集成大模块再集成pack国外最早推出标准VDA355mm长度模块，大众推出MEB590mm长度模块；特斯拉做了一个近2米长的超大模块。省略模块的做法之前也不是没有，用的是商用车磷酸铁锂电池。虽然把PACK的生产工艺和电芯的制造工艺整合起来看起来很合理，但毕竟有降低整个PACK成本的可能。然而，这并非没有隐患。从电池生产的角度来看，电池模块是串联和并联组合的。在安装单个电池监控和管理设备之后，作为中间连接器，电池模块的结构还必须支撑、固定和保护电池单元。

此外，模块还应具有以下功能:固定电芯的位置并保护其免受损害其性能的变形，满足载流性能的要求，控制电芯的温度，在出现严重异常时及时切断电源，避免热失控的蔓延等等。但如果取消电池模块，直接由电芯组成电池组，显然会降低电池的可靠性，增加电池安全的管理难度。因此，CTP电池组对电池的产品一致性提出了更高的要求。而且据业内人士透露，CTP的采用会限制未来电池发展的灵活性，因为一旦定型，PACK就无法大改。变化必然导致成本增加。有了新车，又要做模块实验，又要做PACK实验。一般来说，电池组结构的优化只是辅助手段，通过结构优化提高能量密度的空间有限。核心是提高电池的能量密度。我们都知道，虽然特斯拉已经发布了专利申请，但并不意味着该专利会用在特斯拉的汽车生产线上。特斯拉发布了大量专利，但并不是全部都实现了。然而，这种电池技术的测试正在质疑整个行业的未来。尚不清楚BAIC新能源配备CTP电池组的EU5能否在市场上获得成功。未来固态电池的CTP只是电动车技术的突破。其实另一个重要方向是固态电池。如果固态电池能够进入量产，CTP将会有真正的未来。可以说，CTP还是一种“静待天气变化”的技术。

在一些专业人士看来，未来真正实现CTP的应该是固态电池。“固态电池没有液体电解液，内部可以串并联，这样48伏、96伏甚至更高的电压都没问题。”而CTP电池组省去了一些内部结构部件，提高了电池组体积的利用率，间接提高了系统的能量密度。目前，三元锂电池广泛应用于主流电动车，但三元锂材料从化学结构和电池结构来看，非常容易发热。如果压力不能及时导出，电池有爆炸的危险。因为模块的设计问题，导致电池自燃的几辆车都是血与泪的教训。而且三元锂电池在新国标中没有强制针刺检测。根据今年的电动汽车用动力电池安全要求征求意见稿，动力电池强制性检测项目共22项，包括电芯检测(6项)和电池组或系统检测(16项)。但在单项测试项目中，被认为最严格的针刺测试在新国标中被取消，仅5分钟预警将成为标配。这个问题对于固态电池来说要好得多。但固态电池离量产还很远，很多条件需要成熟，比如正极材料LFP、NCM、富锂的产业化；阳极材料硅碳和金属锂的产业化；固体电解质聚合物，硫化物和氧化物成熟；接口问题解决等等。

目前固态电池主要有两条路线，一是丰田的硫化物路线，二是国产氧化物路线。业内人士认为，“2020年前采用高镍阳极+准固体电解质+硅碳阴极可达到300 Wh/kg，2025年前采用富锂阳极+全固体电解质+硅碳/锂金属阴极电池可达到400 Wh/kg，2030年前采用燃料/锂硫/空气电池可达到500 Wh/kg。”如果能够实现固态电池的量产，将给锂电池领域乃至汽车领域带来翻天覆地的变化。谁能赢？目前我们很难说未来值得期待。其实围绕着要不要上模块，群雄背后是权力之争。最近从特斯拉国产的影响传来一个有趣的消息。电池级碳酸二甲酯和超纯碳酸二甲酯报价从10月31日开始的五个工作日内三次上调，共上调1500元/吨，涨幅超过14%。

这个消息其实很重要。为什么这么说？5G时代的到来，对电池四大材料之一的电解液提出了更高的要求。电解液对锂电池的安全性、循环寿命、高低温性能有重要影响。通常电解液由溶剂、溶质和添加剂组成，其质量比一般为80: 15: 5。超纯碳酸二甲酯DMC的纯度高于电池DMC，对提高电池的能量密度和延长电池的使用寿命有重要作用，所以涨价是自然的。但这就引出了整个新能源汽车产业链的一个重要问题，特斯拉国产对国内新能源汽车企业的影响，以及占纯电动车成本近35~40%的电池成本。随着电池材料成本的增加和补贴的下降，如何降低车企的成本成为一个重要的思考方向。谁的CTP？迄今为止，电池组的生产一直遵循相同的基本程序。专门从事电池生产的公司，如当代安培科技有限公司、比亚迪、松下和LG化学，生产单个电池单元，然后车企将这些电池单元包装成电池组并装载。那么，有人脑洞大开，问为什么不把这两个独立的过程整合起来呢？在“松下因电池损耗利润下降12%，但特斯拉仍想降低20%的成本”中，记者提到特斯拉正在申请专利，该专利概述了一种类似CTP(Cell To Pack)的方法来制造电池组，其中电池组组件与电池本身集成在一起。

简单来说，方法就是将单体电池并联起来形成电池子模块，然后将这些子模块组装成车辆需要的动力电池模块。而且特斯拉还为这项组装专利设计了新的冷却方式，可以利用冷却液直接穿过电池组来降低电池组的温度，或者将散热片安装到电池组中来降温，或者使用特殊的封装材料来降温。在中国，当代安培科技有限公司的CATL也在法兰克福车展上率先推出了CTP技术。当然，当代安培科技有限公司并不是国内第一家发布CTP技术的企业。早在7月9日，蜂巢能源就发布了这项技术，还在法兰克福车展上展示了这项技术。此外，比亚迪也在研发。模块的功能在于电池功能的集成管理。最初特斯拉用了10多个模块，现在已经进化到Model 3，只用了4个大尺寸模块，大大减少了冗余部件。此外，大容量方形铝壳电池的应用、电池的技术革新、生产一致性的提高也为脱模创造了条件。虽然特斯拉和CATL在整合电池组和电池的生产方面有所不同，但整个思路和流程是相似的:两个完全独立的生产流程(电池制造和电池组制造……ing)结合到一个过程中，以产生一种用于生产电池的更简化、有效和低成本的方法。那么，取消模块能产生什么效果呢？据当代Amperex科技有限公司数据，CTP电池组体积利用率可提高15%-20%，电池组零件数量可减少40%，生产效率可提高50%，电池组能量密度可提高10%-15%，可达200Wh/kg以上，电池制造成本也可大幅降低。

根据蜂巢给出的数据，与传统的590模块相比，第一代CTP减少了24%的组件，第二代提高了5-10%的组效率，空间利用率提高了5%，组件数量减少了22%。这对于车企来说，似乎是一件好事。但是，如果深入挖掘，我们会发现，其实围绕着要不要上模块，还存在着一场PACK power的斗争。从效益上看，PACK比module更赚钱，电池供应商只有转型为CTP整体解决方案后才有机会做整个PACK。在新能源汽车企业面临电动汽车成本和能量密度压力的同时，CTP方案正好提供了一个降本增效的解决方案。但CTP是“真香”的解决方案吗？在降低动力电池成本的过程中，途径不仅限于单体集成的形式，还包括材料选择、工艺优化、标准化、大模块等。早期的A123用的是扎线带；叶子采用软包；age集成小模块，集成大模块再集成pack国外最早推出标准VDA355mm长度模块，大众推出MEB590mm长度模块；特斯拉做了一个近2米长的超大模块。省略模块的做法之前也不是没有，用的是商用车磷酸铁锂电池。虽然把PACK的生产工艺和电芯的制造工艺整合起来看起来很合理，但毕竟有降低整个PACK成本的可能。然而，这并非没有隐患。从电池生产的角度来看，电池模块是串联和并联组合的。在安装单个电池监控和管理设备之后，作为中间连接器，电池模块的结构还必须支撑、固定和保护电池单元。

此外，模块还应具有以下功能:固定电芯的位置并保护其免受损害其性能的变形，满足载流性能的要求，控制电芯的温度，在出现严重异常时及时切断电源，避免热失控的蔓延等等。但如果取消电池模块，直接由电芯组成电池组，显然会降低电池的可靠性，增加电池安全的管理难度。因此，CTP电池组对电池的产品一致性提出了更高的要求。而且据业内人士透露，CTP的采用会限制未来电池发展的灵活性，因为一旦定型，PACK就无法大改。变化必然导致成本增加。有了新车，又要做模块实验，又要做PACK实验。一般来说，电池组结构的优化只是辅助手段，通过结构优化提高能量密度的空间有限。核心是提高电池的能量密度。我们都知道，虽然特斯拉已经发布了专利申请，但并不意味着该专利会用在特斯拉的汽车生产线上。特斯拉发布了大量专利，但并不是全部都实现了。然而，这种电池技术的测试正在质疑整个行业的未来。尚不清楚BAIC新能源配备CTP电池组的EU5能否在市场上获得成功。未来固态电池的CTP只是电动车技术的突破。其实另一个重要方向是固态电池。如果固态电池能够进入量产，CTP将会有真正的未来。可以说，CTP还是一种“静待天气变化”的技术。

在一些专业人士看来，未来真正实现CTP的应该是固态电池。“固态电池没有液体电解液，内部可以串并联，这样48伏、96伏甚至更高的电压都没问题。”而CTP电池组省去了一些内部结构部件，提高了电池组体积的利用率，间接提高了系统的能量密度。目前，三元锂电池广泛应用于主流电动车，但三元锂材料从化学结构和电池结构来看，非常容易发热。如果压力不能及时导出，电池有爆炸的危险。因为模块的设计问题，导致电池自燃的几辆车都是血与泪的教训。而且三元锂电池在新国标中没有强制针刺检测。根据今年的电动汽车用动力电池安全要求征求意见稿，动力电池强制性检测项目共22项，包括电芯检测(6项)和电池组或系统检测(16项)。但在单项测试项目中，被认为最严格的针刺测试在新国标中被取消，仅5分钟预警将成为标配。这个问题对于固态电池来说要好得多。但固态电池离量产还很远，很多条件需要成熟，比如正极材料LFP、NCM、富锂的产业化；阳极材料硅碳和金属锂的产业化；固体电解质聚合物，硫化物和氧化物成熟；接口问题解决等等。

目前固态电池主要有两条路线，一是丰田的硫化物路线，二是国产氧化物路线。业内人士认为，“2020年前采用高镍阳极+准固体电解质+硅碳阴极可达到300 Wh/kg，2025年前采用富锂阳极+全固体电解质+硅碳/锂金属阴极电池可达到400 Wh/kg，2030年前采用燃料/锂硫/空气电池可达到500 Wh/kg。”如果能够实现固态电池的量产，将给锂电池领域乃至汽车领域带来翻天覆地的变化。谁能赢？目前我们很难说未来值得期待。

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