底盘与电池合体,CTC电池技术能否成为动力电池的终极形态
CTC技术自提出以来,就收获了诸多新能源车企的关注和青睐。2020年9月特斯拉在电池日上首次发布与新电芯配套的CTC技术,一年半后采用CTC技术的特斯拉德国柏林工厂正式开放。
时至今年,电池车身一体化技术的曝光度不断增加;今年4月,零跑汽车发布CTC电池底盘一体化技术并表示将在零跑C01上率先量产应用。
零跑汽车发布的CTC技术
5月比亚迪发布CTB电池一体化技术同时宣布首款搭载CTB(全称为Cell To Body,电池车身一体化技术)的e平台3.0车型海豹开启预售。
6月初,哪吒汽车发布采用CTP技术(全称为Cell to Pack,无模组电池包,下简称CTP)的天工电池系统,并表示明年底将正式发布CTC技术。
从众多车企和电池企业的动作来看,目前新能源汽车领域头部的车企都已经加入了CTC大军,在可以预见的未来,这一技术或将成为主要的动力电池封装技术。
什么是CTC技术?
CTC技术,其全称为Cell to Chassis,即电芯到底盘。字面意思理解,就是把电芯直接放置到车辆底盘中,区别于此前底盘和电池包分离的设计。
而之所以这么做,主要是为了通过提升空间利用率的方式提升电池的能量密度。将电芯直接集成到底盘之后,可以节约大量的材料,相应地扩大了可装置电芯的体积,车企通过增加更多的电芯,增加体积能量密度,从而实现更长的续航表现。
另一方面,由于节省了比较多的材料,也降低了动力电池的成本。
目前来看,CTC技术还比较新,也只有少数几家车企展示了自己的方案和产品,大多数车企还没有产品展出。
从已经发布的产品来看,CTC技术主要有两种体现形式。一种是目前多个车企采用的方式——将电芯直接集成到车辆底盘中。
这一方式有点接近智能手机领域的发展思路:从最开始电池可拆卸转变成为电池一体化设计。
具体来看,车企直接取消了电池包的上板结构,或者说将车辆内底板作为电池组的上板结构,然后将电芯布置在托盘上,将托盘和车身内底板组合在一起,形成新的车身结构。
车辆的座椅可以直接安装在电池包上方,进一步扩大车身的空间结构,而在电池布局上也可以增加更多的电芯,续航也可以因此实现提升。
那么,这种方式是如何应对技术上的难题呢?这方面不同车企的策略有所不同,在车身结构方面,特斯拉采用了前后一体式压铸技术更改了车身结构,前后两个大件可以直接拼接成车辆底盘,可以提前把底盘的空间预留好,为电芯集成做好准备。
而比亚迪也采用了全新的车型平台e3.0,虽然还不清楚比亚迪是怎么做的,但在新的车型平台也一定会对车身结构进行调整。
企业为何争相加码布局CTC
从目前来看,国内外众多车企、电池厂商已将目标锁定在了电池车身一体化技术突破上。从特斯拉打样,到零跑汽车、比亚迪的追随,众多相关企业已加速跟进电池车身一体化技术的布局。
特斯拉CTC技术
2020年电池日上,特斯拉首次公布CTC技术,去年柏林工厂开放日上特斯拉展示了搭载CTC电池底盘一体化技术的Model Y。去年3月大众汽车集团公开表示,其将在下一代电池集成技术中考虑CTP和CTC两个方向;同年6月,沃尔沃也透露了下一代电池CTC等电池技术方面信息,并表示公司第三代电池系统集成技术的电池组将采用CTC方案和方形电芯。
在电池厂商中,今年初宁德时代宣布将在2025年前后正式推出高度集成化的CTC电池技术,此外LG新能源也有相关技术布局。
而在众多企业加码背后是CTC优势及市场前景。国信证券分析称CTC方案性能优势体现为轻量化、更大空间、更长续航,更强性能;在空间方面,垂直空间增加10mm,电池布置空间增加14.5%;在续航方面,电池保温性能得到优化,续航提升10%。
申港证券也指出,CTC的本质就是将电池包上壳体和车身下地板合二为一,总体来看采用CTC技术利大于弊,有助于车企降本增效,搭载CTC的车型将获得更高的毛利率和续航里程。在宁德时代董事长曾毓群看来,CTC技术下新能源汽车成本可以直接和燃油车竞争,乘坐空间更大。
广发证券电新行业首席分析师陈子坤认为,随着电池厂商产品在产品环节上的延伸,如CTC向底盘延伸,单车产值的增加,毛利额的提升是可持续的。西部证券分析师认为在电池能量密度难以大幅度提升的情况下,电池车身一体化集成技术不失为一种有效的解决方案,预判未来这种技术会获得较快的发展。
但CTC电池车身一体化技术也存在一定的弊端,如果汽车发生故障导致电池需要维修,而这一技术下可能需要连带底盘一同更换,增加维修成本。
天风证券认为,电池车身一体化技术正处于从概念到量产阶段;当技术尚处于概念阶段时,通常看起来比较遥远,但当技术开始落地,进展则往往会超出预期,随着一众企业入局,CTC技术有望加速实现大规模量产应用。国海证券预计,2030年我国电池车身一体化技术市场空间或将达到8500亿元。
在目前的新能源汽车领域,动力电池仍然是非常重要的一个零部件,甚至决定了一辆电动汽车的下限。但目前其发展遇到了一定的瓶颈,始终无法进一步突破。
车企和电池汽车主要从两个方面来寻找解决方案,一是从化学体系方面入手,研发新的化学体系,研发固态电池等方式,但进展并不明显。
另一种方法就是通过改进封装工艺,在单位体积内塞入更多的电芯。在这条路径上,车企和电池企业推出了CTP技术,即cell to Pack,取消电池模组;现阶段又推出了CTC技术。
但这对于目前的电池行业来说还不够,在原材料价格持续疯涨的情况下,还需要推动电池技术的革新。
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