电池新技术宁德时代CTP和比亚迪刀片电池有哪种好？

　　比亚迪宣布正式推出"刀片电池"，并将率先搭载在汉EV上。刀片电池不仅能够带来更高的续航和安全性，同时还能有效降低成本，一亮相便吸引了许多人的关注。

　　事实上，除了比亚迪之外，国内有不少电池厂商也在做这方面的研究，大家熟知的宁德时代在去年就推出了与刀片电池类似的CTP技术，而这两项技术有什么差异也成了大家想要了解的地方。

　　不论是宁德时代的CTP还是比亚迪的刀片电池GCTP(以下简称刀片电池)，其本质都是：优化电池包的空间利用率。为什么会这么说呢?首先，传统电池包的构成模式是：电芯→模组→电池包。

　　而电芯组成模组的时候，模组内不是只有电芯，还会有导电连接件、塑料框架、冷却管道等“配套设施”，它们会占据不少的空间。而CTP技术(Cell To Pack)，就是想跳过模组，直接让电芯构成电池包，这样就能够做到“没有中间商赚空间”，提升电池包的体积利用率。

　　虽然说，两种技术本质上都是相同的，但是从应用的角度来看，还是能发现一些区别。所有今天就来重点来聊一下，宁德时代CTP和比亚迪刀片电池有什么不同。

　　磷酸铁锂VS三元锂路线

　　首先在电芯类型的选择上，目前宁德时代的CTP技术基于的电芯是三元正极材料，也就是主流的NCM523三元锂电池，当然未来也会在磷酸铁锂电池上运用CTP技术。由于比亚迪早期的技术布局重心全在磷酸铁锂电池上，所以比亚迪的刀片电池是完全建立在磷酸铁锂电池之上的。

　　两种电池各有千秋

　　三元锂电池的优势是能量密度大，同样重量的电池包，三元锂电池的电量更多。相比之下，虽然磷酸铁锂电池的能量密度较低，但是磷酸铁锂电池在成本、安全性和电池循环寿命方面有着更好的表现。

　　所以如果都采用CTP技术，在电池包的能量密度都得到了提升的情况下，凭借成本更低、安全性更高的优势，走磷酸铁锂电池路线会更加受到追捧一些。

　　为了“跳过”模组或者减少模组数量，就需要把电池电芯的容量/体积做得更大，理论上这样就能够直接塞满电池包。

　　比亚迪的刀片电池之所以称之为“刀片”，是因为它长得就很像一块刀片。它的方案是将电芯进行扁平化设计，增加电芯的长度，根据专利信息来看，刀片电池电芯的长度区间为400~2500mm。

　　宁德时代CTP同样将单体电芯进行了大容量化处理，根据业内人士的透露，宁德时代CTP采用的电芯在外观方面与之前的电芯没有明显差异，只是进行了放大“扩容”，一个CTP电芯等于4个传统电芯的容量。

　　方形电芯结构稳定性高

　　从安全角度来看因为刀片电池电芯的长度特别长，并且刀片电池没有模组，电芯只能依靠自身来实现支撑，虽然组装进电池包后，电芯依次排列避免了这个问题，但是在运输的过程中，还是有可能发生弯曲的情况。而宁德时代CTP采用的传统方形电芯，在结构稳定性方面占据一定优势。

　　现阶段刀片电池产能受限

　　从制造难度的角度来说，动力电池作为大宗制造业，有着非常复杂的生产流程，并且每一个环节都需要专门的设备运作，而刀片电池的创新更是对制造工艺提出了更苛刻的要求。

　　因为刀片电池的长度在400mm-2500mm，目前主流的叠片机供应商里提供的最大产品规格也满足不了刀片电池生产要求，刀片电池的生产设备需要比亚迪亲自开发定制。相比之下，宁德时代CTP只需要在原有生产线的基础上进行调整就能出产品。

　　其次，刀片电池电芯采用的是叠片工艺，而宁德时代CTP电芯采用的是卷绕式工艺。采用叠片工艺的电芯虽然在安全性、能量密度、工艺控制方面均比卷绕占据优势，但是叠片工艺的生产效率只有卷绕式的50%左右。

　　所以在刀片电池生产前期，刀片电池的产量十分有限，只能够比亚迪车型使用，而宁德时代CTP电池很早就能够实现供应给其他车企。

　　虽然两家电池厂商宣称的CTP技术都是“无模组”，但是实际上宁德时代CTP与比亚迪刀片电池的“无模组”化程度是不相同的。

　　宁德时代CTP：小模组到大模组

　　根据专利信息我们可以查到，宁德时代CTP电池包里面是包含两个以上的电池模组，并且每个电池模组里面都设置有多个电芯和容纳这些电芯的框架。也就是说，宁德时代的CTP技术实际上就是将之前的小模组换成了更大的模组。

　　它的主要亮点是：一个大模组里面被若干个散热板分割成很多的空间，电芯就像电脑硬盘一样，**这些小空间。所以在电池体积不变的情况下，采用CTP技术的电池Pack包内体积利用率会提升了15%-20%。

　　刀片电池是真的“无模组”

　　相比之下，比亚迪刀片电池的“无模组化”程度要更高一些，实际上我们可以简单理解为刀片电池包只用了一个大模组(就是电池Pack包本身)。

　　在电池包中，单排的刀片电芯会直接铺在底板上，电芯两端固定在端板上，由两端边框提供对电芯的支撑力。同时在刀片电池侧脊背上安装高强度板，这样电池侧面就可以承担支撑作用，并且不需要在布置结构件。

　　(来源：专利CN 110518174 A)

　　但是用电芯自身的强度来实现自我支撑，同时再依靠集成后的电芯强度来增加整个电池包的结构强度，这点有待最后的产品检验，因为这对电芯壳体的强度要求十分的高。

　　得益于该新技术，刀片电池的体积比能量密度相比过去能够提升50%，不同规格的电芯体积比能量密度分别达到了439Wh/L、448Wh/L、449 Wh/L、450 Wh/L，这个数据与NCM811电池的体积比能量差不多。

　　换个角度来看，目前采用刀片电池技术的比亚迪磷酸铁锂电池Pack的重量比能量密度可以达到140Wh/kg，与当下采用NCM523电芯的电池Pack相当。对于电动车来说，体积比能量密度更加重要。

　　除了续航里程和价格成本之外，动力电池安全也是消费者关心的重点。在热管理方面，比亚迪刀片电池和宁德时代CTP方案都提供了水冷和风冷两种方案。其中乘用车为水冷方案。

　　刀片电池热管理更先进

　　不同的是，刀片电池的水冷方案是把水冷板放在整个电池包的上面，与模组顶板的直接接触，对电芯侧面窄边进行冷却。同时，为提高导热效率，模组顶板与电芯侧面之间有导热板，整个包的温度差控制在1℃以内。

　　此外，电芯的另一侧面与模组底部之间有隔热层，以隔绝电芯与外界的热交换，起到保温作用。对于热失控情况，比亚迪刀片电池的处理思路是：正对着防爆阀设计进气孔，将热失控发生后的气体、火焰等引导到排气通道，经排气通道排向周围环境。

　　而宁德时代CTP的风冷方案与其之前的热管理方式相同，它是把水冷板放在整个电池包的下面，与模组底板直接接触，对电芯进行冷却。与此同时，为提高导热效率，电芯的侧面、壳体里面填充导热胶。此外，在电芯侧壁和电芯壳体间内置压力或者温度传感器(提前探测热失控)。

　　从硬件层面来看，比亚迪GCTP技术为电池Pack设计了新的排气孔和排气通道。而宁德时代CTP技术下的电池Pack较为传统，没有类似的排气通道设计，火焰、烟雾或气体很容易聚集在模组内，对电芯造成二次伤害。

　　从技术层面来说，比亚迪刀片电池GCTP技术不仅在刀片电芯设计上很有创造性，同时它在“无模组化”的方面表现的也更彻底。相比之下，宁德时代CTP技术相对保守一些，或许只是把之前在公交大巴车上的“大模组”电池经验拿过来用。

　　当然正是由于比亚迪刀片电池是一次“从上到下”的技术进化，这也导致这种创新将对于生产线、制造工艺等都有着全新的挑战，因此在商业化的进程上，比亚迪刀片电池GCTP技术将滞后于宁德时代CTP技术。

　　不过不论是宁德时代CTP还是比亚迪的刀片电池GCTP，都能够显著提高纯电动车的续航里程，同时降低动力电池价格，这对消费者而言是一件好事。无论如何，CTP技术在中国已经成为新的发展方向。