目前商业化的动力电池技术创新属于微创新,包括材料体系、系统结构、电池制造三个方面。近年来由于电池安全问题的限制,三元电池比能量难以大幅度增长。因此,行业从电池材料创新转向了电池结构创新。结构层面创新加速,从电芯层面4680、刀片等新结构,到系统层面CTP、CTC技术,将成为本轮电池技术周期的主线。
电芯结构创新:主要由4680大圆柱电池与刀片电池引领。4680大圆柱电池方面,2020年9月特斯拉推出4680大圆柱电池,相比2170电池,4680电池直径进一步增加到46mm,大尺寸电芯降低了pack系统管理难度,减少了电池包金属结构件及导电连接件成本,每kWh成本下降约14%;刀片电池方面,2020年1月11日,比亚迪推出刀片电池技术,使电池“长”和“薄”的形状与刀片类似,这种电池与目前的方壳电池相比,高度没有变化,厚度比软壳电池略厚,长度由435mm增加到2500mm,刀片电池的安全性得到了极大提高。
风险提示:全球新能源车销量不及预期;新技术推广应用不及预期;行业竞争加剧等。
目录
1.动力电池从材料创新转向结构创新3
2.电芯结构创新:4680大圆柱电池与刀片电池引领3
3.系统结构创新:无模组化、集成化将成趋势4
3.1CTM:传统的集成方式,空间利用率低5
3.2JTM:有利于推动模组标准化,可用于储能、低速电动车等领域6
3.3CTP:推动整车厂商深入介入电池包开发,目前已成主流7
3.3.1宁德时代麒麟电池:动力电池系统集成再上一层楼,创全球新高7
3.3.2比亚迪刀片电池:性能出众且安全性极高,并将展开外供9
3.3.3上汽魔方电池:引入LBS躺式电芯,可适配旗下所有车型、实现车电分离10
3.3.4蜂巢能源叠片电池:空间利用率高于卷绕电池,引领行业进入叠时代13
3.4CTC:将成为下一代新能源汽车的产业趋势15
3.4.1零跑汽车MTC:折中版的CTC技术,易量产维修性好15
3.4.2比亚迪CTB:实现电池车身一体化的新型电芯集成方式17
3.4.3特斯拉4680+CTC:顺应汽车产业发展规律,引领行业技术方向19
3.4.4滑板底盘:新势力车企开创了全新的汽车底盘架构20
4.中国企业的电池结构创新能力引领全球21
5.投资建议22
6.风险提示24
正文
1.动力电池从材料创新转向结构创新
目前商业化的动力电池技术创新属于微创新,包括材料体系、系统结构、电池制造三个方面。近年来由于电池安全问题的限制,三元电池比能量难以大幅度增长。因此,行业从电池材料创新转向了电池结构创新。
2.电芯结构创新:4680大圆柱电池与刀片电池引领
4680大圆柱电池:2020年9月特斯拉推出4680大圆柱电池.相比2170电池,4680电池直径进一步增加到46mm,大尺寸电芯降低了pack系统管理难度,减少了电池包金属结构件及导电连接件成本,每kWh成本下降约14%。同时4680采用了激光雕刻的无极耳技术,无极耳结构使得电子运动距离大大缩短,内阻减少,让更安全、更高容量电芯成为可能,能量密度可达300Wh/kg,同时可带来更高的输出功率与更好的快充性能,在15分钟内可将电池电量从0充至80%,功率密度峰值可达1000W/kg以上。
刀片电池:2020年1月11日,比亚迪推出刀片电池技术,使电池“长”和“薄”的形状与刀片类似,这种电池与目前的方壳电池相比,高度没有变化,厚度比软壳电池略厚,长度由435mm增加到2500mm。刀片电池技术具有电池组内装空间相对较高、背包质量相对小、背包能量密度高、启动放热温度高温升慢、产热少、不释氧等优点。此外,叶片电池变长变薄,其表面积增加,整体散热更好。电池的短路电路相对较长,产生的热量较少,结合比亚迪的综合高温“陶瓷电池”技术,刀片电池的安全性得到了极大提高,所以刀片电池的性能是非常完美的。
3.系统结构创新:无模组化、集成化将成趋势
随着电池材料技术迭代趋缓,叠加当前原材料涨价背景,电池结构创新或将成为车企和电池厂进一步提升性能和降低成本的重要抓手,电池结构创新将由电芯和系统层级协同推进。
动力电池领域结构创新能帮助大幅提升电池(包)的能量密度,同时也可以大幅降低电池生产难度并降低生产成本。2021年开始,行业加速结构创新的进展,特斯拉率先开始使用4680电池,并已经在美国德州奥斯汀工厂生产出搭载4680电池的ModelY车型,国内的新能源车企在800V快充、CTB以及CTP3.0等方面也在加速布局。我们认为,结构创新提升新能源汽车性能,加速新能源汽车渗透率提升,是电池企业、车企布局的重点方向。
3.1CTM:传统的集成方式,空间利用率低
在电动汽车领域中,电池的应用可以分为电池的设计、加工、正极材料、负极材料以及最后的组装部分。其中在最后的组装方面,电芯的集成方式是一直以来的一大发展重点。
传统的集成方式是CTM,即“CelltoModule”,它代表的是将电芯集成在模组上的集成模式。模组是针对不同车型的电池需求不同、电池厂家的电芯尺寸不同而提出的发展路径,有助于规模经济的形成与产品的统一。过去几年电池系统集成化的重点就是不断提升标准化电池模组的尺寸,如比较典型的是355、390、590模组。总的配置方式是:电芯-模组-PACK-装车。这种方法带来了一个问题,即模组的存在占体积,模组电池包的零件数量多
达近600个,导致空间利用率较低只有40%,这很大程度地限制了其他部件的空间。
3.2JTM:有利于推动模组标准化,可用于储能、低速电动车等领域
国轩高科JTM集成后的电池形式与比亚迪刀片电池高度相似。2020年国轩高科推出了JTM(JellyRolltoModule)技术,即直接将卷芯放在模组里面,一次完成制作。JTM通过卷绕工艺制作出电芯,再通过导电组件相连,串联放置于铝壳中组成一个大电池,大电池带有单独的极耳,可以直接用于成组。该工艺制造过程非常简单,可以降低成本,同时可以提高电池的体积比能量密度,达到与刀片电池相近的效果。JTM技术让电池单体之间几乎没有了多余连接件,可以提高电池的体积比能量密度,同时可以使单体到模组成组效率超过90%,使用磷酸铁锂材料体系,模组能量密度可以接近200Wh/Kg,系统180Wh/Kg,达到高镍三元水平,且模组成本仅相当于铅酸电池水平。JTM新技术的优势是工艺非常简单,成本低,制造过程简单,易形成标准化。
相对于刀片电池和CTP,JTM的最大亮点在于可以推动模组实现标准化,以此可以充分发挥磷酸铁锂电池的高残余价值,通过将模组标准化之后更好的发挥梯次利用的价值,可用于储能、低速电动车等领域。
3.3CTP:推动整车厂商深入介入电池包开发,目前已成主流
CTP的全称是“CelltoPack”,即跳过标准化模组环节,直接将电芯集成在电池包上,有效提升了电池包的空间利用率和能量密度。动力电池模组向大尺寸、无模组方向发展,是电芯品质提升后对能量密度追求的必然选择。
早期因电芯生产成熟度低、一致性稳定性较弱,需使用较多模组以增强电池安全性、降低维修成本。目前随着单体电芯品质提升,电池企业不断研发大模组甚至无模组以减少内部零部件、提升成组效率和电池体积能量密度。系统结构的创新变种较多,整体体现出去模组化、集成化的特征。从产品的性能来看,CTP方式较传统电池包,体积利用率提高15-20%,零件-40%,生产效率+50%,能量密度200Wh/kg+,从而有效降低成本。CTP方案典型代表如宁德时代麒麟电池、上汽魔方电池以及比亚迪在产的刀片电池,取消模组环节,直接将电芯集成在电池包上,但保留电池托盘、上盖板的设计,市面上已有部分车型如特斯拉Model3、小鹏P7等应用了CTP无模组技术。CTP省去了中间的模组环节,电芯直接成组为Pack,分为大模组方案和无模组方案,分别以宁德时代和比亚迪“刀片电池”为代表,两者的CTP技术已经在2021年新能车销量TOP10中渗透了4成,逐渐成为主流。
3.3.1宁德时代麒麟电池:动力电池系统集成再上一层楼,创全球新高
CTP集成方式最早由宁德时代在2019年提出,现已发展至第三代麒麟电池,预计将于2023年量产上市。2019年9月,在德国法兰克福国际车展上,宁德时代推出了全新的CTP方案(CellToPack),改变了原有的电芯-模组-电池包结构,电芯直接集成到电池包。CTP技术是将一个大的模块通过若干个塑料散热片分割成小空间,这些塑料散热片可以像电脑硬盘一样插入小空间。每个电池的侧面还贴有一个导热硅胶垫片,并且在电池宽度方向的散热板上有一个冷却通道,可以直接与外部冷却管路连接,可减少大约40%来自模块之间连接线束、侧板、底板等的部件。宁德时代通过高集成结构设计,提升电池包体积利用率。2019年,宁德时代推出第一代无模组电池包CTP,体积利用率达55%。2022年推出CTP3.0,体积利用率达72%,高于4680电池的63%,麒麟电池系统集成度为全球新高。
宁德发布麒麟电池,电池结构创新再升级。麒麟电池为宁德时代第三代CTP技术(CelltoPack)。相较于传统“电芯-模组-电池包”三级结构,CTP技术省去或减少模组组装环节,将电芯直接集成至电池包或更大的模组,最终达到提高系统层级能量密度、降低成本的目的。宁德时代第一、二代CTP的设计方案本质上用大模组替代小模组、仍保留模组形态布置;而根据宁德时代公布的麒麟电池结构,第三代CTP技术:1)完全取消模组形态布局,2)开创性的取消电池包横纵梁、底部水冷板以及隔热垫的单独设计,集成为多功能弹性夹层,使得麒麟电池具备以下优势:
支持4C高压快充技术。电芯双面冷却设计带来散热效率提升,进而可适应更大电流和高压快充(4C),做到5min热启动、10min充电80%;
提高电池寿命。中间多功能弹性夹层设计可在电芯膨胀时起到一定缓冲作用,相比电芯贴电芯的设计,电池循环寿命延长;
比能量提高。麒麟电池完全取消模组形态布置,进一步减少了结构件的用量,同时一体化设计的冷却结构,兼具水冷、缓冲、结构支撑多重作用,减少了横纵梁设计,使得电池包空间利用率提升,从第一代CTP到麒麟电池,电池包空间利用率从55%提升至72%,间接提升系统能量密度,磷酸铁锂系统能量密度160wh/kg,三元可达255wh/kg,较4680电池多装13%的电量,匹配三元技术可支持电动车实现1000km以上续航里程。
3.3.2比亚迪刀片电池:性能出众且安全性极高,并将展开外供
比亚迪刀片电池延续磷酸铁锂技术路线,基于CTP集成模式通过结构创新实现更高能量密度。比亚迪刀片电池相较传统磷酸铁锂电池,仅改变电芯形状,将薄如刀片的电芯组合在一起,使得电池包内的空间布局得以优化,同样体积内的空间能布设更多数量电芯,从而提升电池能量密度,进而增加续航历程。较块状体电池堆叠方式,刀片电池将整体空间利用率从40%左右提升至60%。刀片电池跳过模组来设计,重量比能量密度可达180wh/kg,较有模电池组提升约9%,同时也能够提供更好的散热。此外,刀片电池使用铁锂正极,并采用叠片工艺,降低电池内阻同时进一步提高能量密度,且电池整体安全性较好,针刺实验无明火、无烟。得益于独特结构设计,刀片电池也具有了更高稳定性和安全性。比亚迪刀片电池的充电循环寿命超4500次,是三元锂电池的3倍以上,超过了普通的磷酸铁锂电池,刀片电池的等效里程寿命可突破120万公里。比亚迪的刀片电池正是基于CTP集成模式得以达到60%的空间利率,进而得到大规模的商业应用。
比亚迪刀片电池将在自家车型上逐渐放量应用,并将展开外供。比亚迪2020年上市的最新车型“比亚迪汉EV”搭载的正是这款“刀片电池”,体积比能量增加50%,成本下降30%,续航里程达到605km,在电动汽车续航里程中处于领先位置。此外,比亚迪其他EV车型也将陆续使用大片电池,还将推出适合DMi插混车型的刀片电池。现代汽车或将与比亚迪展开合作,比亚迪内部已成立现代项目组,预计2022年起将陆续应用于现代多款车型上。
3.3.3上汽魔方电池:引入LBS躺式电芯,可适配旗下所有车型、实现车电分离
魔方电池是一款标准电池包,采用LBS躺式电芯和先进CTP技术,长宽统一,高度略有差别。电池包的长和宽是固定的—1300mm*1690mm;高度有三种:分别为110mm、125mm和137mm。其电池包采用LBS躺式电芯和先进CTP技术(CellToPack无模组技术),由此提升了集成度、寿命和安全性。电池整包厚度低至110mm,整车空间利用率更大,同时能将电池能量密度做到180Wh/kg,效能得到大幅提高。上汽“魔方”电池电芯的躺式排列,能够使电池在不同荷电状态下均可固定在合适的限定区域,在同样使用情况下大幅度增加电池寿命。
躺式布局主要有三大亮点,超高集成度、超长寿命和“零热失控”安全防护,通过躺式电芯将电池包的厚度做薄,电池包内部的空间利用率进一步得到提升。
1)超高集成度,即电池包空间利用率大幅提高。立式电池在高度方向上利用率并不高,一般都会被电芯壳体的顶盖厚度、顶盖底部到隔膜的距离、底托片厚度等占据。
2)有利于电芯的长寿命。上汽通过重新设计电芯和电池包,使得躺式电芯可以做到100万公里的续驶里程。电芯层面,上汽采用独特的电芯电解液引流设计,使电解液流通更加顺畅;电池包层面,采用弹性自适应束缚,保障了电芯全生命周期最优压力设计。两者协同作用,使电芯锂离子移动不受阻,大幅减少活性锂的损失,最终达到电芯高寿命的目标。
3)零热失控。躺平的电芯可以上下之间不隔离,以牺牲上下电芯为代价,通过左右用更厚一些的隔热材料,背后则是立式冷却结构,打造出一个相对隔离的空间。这个空间使既能做到电芯的有效隔热,又能提升电池包的空间利用率,从而实现“零热失控”的目标。
魔方电池可应用多种不同的材料体系。该电池包电芯可以采用不同化学体系,低能量密度体系的磷酸铁锂、钠离子、M3P等不同材料;中密度体系的三元电池5系、6系和高镍三元都兼容;高能量密度体系中硅碳负极、半固态都在可应用范围之内。根据不同材料体系,上汽的魔方电池包电量可以覆盖44—150kWh范围,适应A0级到D级车型。为了实现快换,电池包的快换机构、高低压接口和快换冷却接口都在统一位置。
针对不同细分市场的车型,“魔方”电池可以实现在互换共用。据上汽方面介绍,“魔方”电池在物理维度通过改变电池组的厚度,以及电池组内部的电芯数量,在保持电池包投影面积不变的情况下,从而实现电池组容量的不同;电化学维度则是在相同的电芯数量以及相同的电池组体积下,使用不同密度的电芯,从而获得不同容量的电池组。这也就意味着,“魔方”电池可以降低整车开发成本,适配于上汽星云纯电专属系统化平台开发的车型。更重要的是,上汽“魔方”电池可实现充电和换电两种模式,并在后期进行升级。需要注意的是,尽管CTB和CTC技术在结构设计上更为“简约”,但由于与车身“绑定”,这两种技术只能做到充电;而上汽“魔方”电池由于可实现换电,在商业模式上也让上汽有了更多的想象空间。
3.3.4蜂巢能源叠片电池:空间利用率高于卷绕电池,引领行业进入叠时代
蜂巢采用的CTP方案将电芯堆叠安装到电池包中,通过增加热隔离隔板形成不同的电芯槽来替代形成模组的方案。同时考虑到电池中热失控和起火问题,对电池包的散热进行了改进,使得每个电芯的安装槽都有透气阀,并且增加散热通道。叠片电池在空间利用率上高于卷绕电池,从而电芯能量密度更高,叠片电池的极耳数较卷绕电池的多近一倍,其电池内阻就会减小,进而电池产热小,电池寿命更长。蜂巢能源的叠片工艺几乎可以铺满空隙,从而给电池带来更高的能量密度,非常适用于大电芯的量产化,叠片工艺相较于卷绕工艺有如下优势:
能量密度:叠片结构充分利用边角空间,能量密度高出约5%。
安全性:卷绕电池绝缘结构更复杂危险,排气压力方面:叠片13-20kPa>卷绕2-3kPa。
稳定性:叠片工艺尺寸更稳定,卷绕工艺变形、膨胀方面程度更严重。
循环寿命:EOL后,叠片工艺相比卷绕工艺电芯变形、膨胀程度较轻,循环寿命提升10%。
当制作500mm大电芯时,0.6s/pcs的叠片效率与卷绕效率相似。随着电芯尺寸的增大,叠片的优势会越来越明显。蜂巢能源第一代叠片技术可以实现0.6秒/片的叠片速度,第二代时速度提升到0.45秒/片,第三代时再加快到0.125秒/片。
2019年蜂巢能源在欧洲展出自家的CTP产品,根据蜂巢给出的数据显示,与传统590模组相比,蜂巢第一代CTP将减少24%的零部件,第二代CTP将使成组效率提升5-10%、空间利用率提升5%、零部件数量再减少22%,成本与效率大幅优化。
3.4CTC:将成为下一代新能源汽车的产业趋势
CTC是“CelltoChassis”的简称,即电芯直接集成于车辆底盘的工艺。它进一步加深了电池系统与电动车动力系统、底盘的集成,减少零部件数量,节省空间,提高结构效率,大幅度降低车重,增加电池续航里程,被认为是新能源汽车下一个阶段的关键核心技术。与CTP技术相比,CTC技术要求电池制造商从更早的阶段介入车型设计,这就要求电池企业具备更强的研发设计能力,配合部分主机厂进行深度开发。对相应的底盘技术要求也更高,具有更高的技术壁垒。
除特斯拉外,宁德时代、比亚迪等国内企业也在积极布局CTC技术。宁德时代宣布将于2025年正式发布高度集成化的CTC电池技术,并将于2028年升级为智能化CTC电动底盘系统。宁德时代CTC技术除了将电芯集成到底盘,还将进一步整合电机、电控、DC/DC、OBC等三电系统零部件,通过智能化动力域控制器优化动力分配、降低能耗。比亚迪于2021年9月发布纯电动平台e3.0,将刀片电池与整个车身融为一体,并推出“八合一”电动力总成,将电机、电控、减速器、OBC、DC/DC、PDU、BMS、VCU等八个部件集成,能够将最大续航里程提升至1000km以上。e3.0还使用了域控制架构,以智能动力域、智能车控域、智能座舱域、智能驾驶域四大域控替代传统分布式电子电气架构,从而提升系统交互效率。
3.4.1零跑汽车MTC:折中版的CTC技术,易量产维修性好
零跑电池车身一体化技术与特斯拉存在一定的差异。零跑2022年4月推出MTC方案,该方案是先用电芯形成模组,再将模组集成到底盘上的,而不是像特斯拉一样,将电芯直接集成到底盘上。
所以严格意义上来说,零跑的CTC方案相当于只去掉了电池包环节,属于模组集成于车身地板,并不属于纯粹的CTC技术,可以叫“MTC”(ModuleToChassis),模组集成底盘一体化。简单的讲,零跑只是取消了传统的电池包上盖,将电池模组集成在车身地板下。电池本体是由大模组组成,内串并联的是方形电芯;模组的型号、尺寸、参数与之前一致,整个电池结构设计改动较小,但是电池舱无上盖。
这一方案,虽然电池本身改动较小,车辆装配工艺、电池包的固定形式改动不多。但是密封是随之带来的最大问题。为了有效解决气密性难题,零跑自研出新车身设计方案和特殊的焊接工艺。整车的车身设计改变传统的模式,以匹配电池的密封性;车身与电池包的焊接工艺要提高焊接质量、精度控制和一致性。在车身和托盘的连接处,MTC采用了“铆钉+密封胶条”的组合,保证防水性能。此外,零跑MTC方案在底盘与电芯之间多放了一层隔热防火材料,既可以限制钢制零件的快传热,又可以在冬天时为电池提供保温。
在整个MTC的结构强度上,零跑设计一系列的横梁、纵梁、加强梁以及加强板设计,并且在电池包的中央、侧面都进行了栓接,优化NVH的同时,整个结构强度也有保证。在碰撞吸能结构上,零跑在电池舱侧面设计了一套巧妙的三角形力传递导向块。当车辆侧面受力超出外吸能板的极限后,导力梁在三角导向块的作用下前后移动,将侧面力转化为纵向力,传递给前大梁和后大梁,保护电芯模组。
零跑MTC方案通过减少冗余的结构设计,有效减少零部件数量,在提升空间利用率和系统效能的同时,让车身与电池结构互补,使电池抗冲击能力及车身扭转刚度得到大幅度提升。与传统模组方案相比,零跑MTC电池使得零部件数量减少20%,电池布置空间增加14.5%,续航增加10%;由于消除电池包与车身之间的安装间隙,车内垂直空间增加10mm;在电池增加的情况下,C01车型实现减重15kg,车身轻量化系数相比传统方案提升20%,车身扭转刚度提升25%。而且更重要的是,整车厂无需改造现有的总装产线,零跑的MTC实际上更易于量产,且维修便利性更好。因为下盖是可以打开的,坏了可以直接打开维修。
零跑汽车以过渡版本的MTC技术,替代终极版本的CTC技术,以迅速推向市场,或意味着其商业运作、技术应用转型的能力某种程度上强于竞争对手。和特斯拉CTC相比,零跑的CTC(其实是MTC)是一种比较折中的解决方案,好处是改动的地方不多,车辆装配工艺、电池包的固定形式改动不多,模组的型号、尺寸、参数也与之前一致,可以大量沿用之前的设计方案,所以更容易量产。由于模组这个中间形态依然存在,所以零跑的MTC方案在空间释放效率、集成度、成本优势、减少配件等各个方面都不如特斯拉极致。零跑MTC与特斯拉一样,不能实现换电功能。虽然在维修便利性上比特斯拉方案好些,但是也存在着风险。若需拆解更换模组或电池,是会降低车身刚性和电池气密性。
3.4.2比亚迪CTB:实现电池车身一体化的新型电芯集成方式
CTB(CelltoBody)是比亚迪新提出的一种全新的电芯集成方式,实现从车身一体化向电池车身一体化的转变,有助于空间利用率的提高以及电动车性能的进一步释放。
从结构设计来看,比亚迪的CTB技术把车身地板面板与电池包上壳体合二为一,集成于电池上盖与门槛及前后横梁形成的平整密封面通过密封胶密封乘员舱,底部通过安装点与车身组装。即在设计制造电池包的时候,把电池系统作为一个整体与车身集成,电池本身的密封及防水要求可以满足,电池与成员舱的密封也相对简单,风险可控。比亚迪2022年5月推出CTB方案,率先搭载于海豹车型上,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,但仍保留电池托盘。CTB方案将电池包空间利用率进一步提升至66%、能量密度提升10%。
与CTP技术相比,CTB将原来的“电池上盖-电芯-托盘”的三明治结构转向了“车身踏板集成电池上盖-电芯-托盘”的整车三明治结构。在结构上更加简化直接,减少了因车身与电池盖相连接而导致的空间损失,有望进一步提高整体的空间利用率。并且在这种结构模式下,电池不仅仅是能量体,同时也作为结构体参与整车传力和受力,能够使得整车侧柱碰侵入量减少45%。
在CTB技术的市场方面,比亚迪的海豹系列是搭载CTB技术的全球首款车型,该车型已经于5月20日正式发布开售。而该系列车型的发售也正式宣告了CTB技术的落地应用。在CTB技术优势的基础上,海豹车型还采取了高电压电驱升压的方案,能够实现15分钟充电里程超300km。此外,海豹系列采取运动的低趴造型,能够使得风阻系数降至0.219,使得行车过程中阻力大大减少。通过一系列设计及性能方面的提高,海豹四驱版实现了12.7kWh的百公里能耗。
3.4.3特斯拉4680+CTC:顺应汽车产业发展规律,引领行业技术方向
在CTP基础上,特斯拉于2021年10月的柏林工厂开放日中发布了CTC技术方案。推出了基于4680圆柱电池的CTC方案,直接将圆柱电芯排列在车身上形成电池舱、前后连接车身大型铸件,电池上盖代替车身地板,据特斯拉测算,该方案可减重10%,增加14%的续航,降低7%的成本和8%的生产投资金额。该技术计划22年用在柏林工厂的Y上。特斯拉在电池日的报告中预测,随着CTC技术的应用,每GWH投资将减少55%,占用空间也将减少35%。CTC技术即将电芯直接集成到底盘中,省去模组和电池包等中间结构,实现更高程度的集成化。CTC技术能够进一步减少零部件数量,从而降低电池组总重量及成本;与此同时CTC技术有助于进一步压缩动力电池体积,从而增大乘坐空间,提升驾驶的舒适度。
3.4.4滑板底盘:新势力车企开创了全新的汽车底盘架构
在CTC技术之外,Rivian、Canoo等新势力车企开创了全新的汽车底盘架构——滑板底盘。滑板底盘是一种为电动车设计的集成式一体化底盘架构,将电池系统、线控转向系统、线控制动系统、悬架系统等整合到底盘上,形成一个通用式、可共享的电动车底盘平台。滑板底盘相较于传统的底盘结构具有众多优势:
1)独立性。采用了非承载式车身结构,使得底盘与车身能够分别独立开发,从而降低整车的研发成本、缩短研发周期。
2)通用性。滑板式底盘平台能够适配多种不同的车型,实现多元化车型开发。
3)大空间。无机械连接,能够为上部车舱预留更多空间。
目前Rivian基于滑板底盘技术打造的电动皮卡产品已开始交付,Canoo的电动车则计划于2022年上市。对于新势力或科技企业而言,Rivian、Canoo等公司提供的滑板底盘能够有效地缩短其研发周期、降低进入门槛,助力其快速进入电动车市场,预计滑板底盘在未来将被应用。
4.中国企业的电池结构创新能力引领全球
在电池结构创新方面,我国企业走在了国际前沿。自2019年起,中国企业发挥电芯制造优势,厚积薄发,电池结构从355模组和590模组,发展到宁德时代的CTP/CTC、比亚迪的刀片电池、国轩高科JTM以及蜂巢能源的叠片工艺等。这些创新电池结构的系统比能量和体积存储效率都有明显提升,使得原先磷酸铁锂电池难以应用到轿车上的问题基本得到解决,甚至可以做到600公里,超越了大众的VDA、MEB电芯尺寸标准。
中国动力电池企业的技术实力已经站稳全球第一梯队,不仅在生产规模上,就连技术上也已经开始超越日本韩国。以目前动力电池行业的实际产品表现来对比,有模组的动力电池体积利用率大概是40%,2019年宁德时代的第一代CTP技术已经将体积利用率提升到了55%,而到了这次第三代的“麒麟电池”,宁德时代已经将体积利用率提到了惊人的72%。跟有模组的普通电池比起来,“麒麟电池”在同样的体积内足足可以塞下1.8倍的电池容量,让最终的车辆续航里程实现接近80%的增加。截至2021年,宁德时代已经连续五年“霸占”全球最大动力电池企业的宝座。2021年装机量达到96.7GWh,同比增加了167.5%,全球市场份额也进一步增长,从2020年的24.6%增长到了32.6%。2020年宁德时代和LG化学对特斯拉上海工厂的供货比为2:8,到了2021年供货比变成了7:3,这显然是宁德时代综合竞争力的最好体现。
5.投资建议
6.风险提示
全球新能源车销量不及预期;新技术推广应用不及预期;行业竞争加剧等。