鉅大LARGE | 點擊量：1415次 | 2022年02月24日
動力鋰離子電池?zé)o模組技術(shù)到底可不可以成為主流？
模組有什么用？
既然說是取消模組筆直集成到電池組，那么就要弄清楚模組的用途。
所謂模組，就是將部分相關(guān)零部件構(gòu)成一個模塊，也可以理解為一個零部件集合、總成的概念。例如傳統(tǒng)車輛的前端散熱器模塊，電子行業(yè)也會有功能集成模塊叫做模組。在電池組這一范疇，將若干電芯、導(dǎo)電排、采樣單元及一些必要的結(jié)構(gòu)支撐部件集成在一起構(gòu)成一個模塊，也叫模組。
三元動力鋰離子電池模組
早期部分動力鋰離子電池組采用圓柱電芯，例如特斯拉采用7000多個電芯，倘若筆直組裝到電池箱體內(nèi)部，其裝配復(fù)雜程度會大大新增，加工效率也會非常低，因此將部分電芯進行預(yù)先集成績變得十分緊要。這也是電池模組出現(xiàn)的緊要原由之一。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
模組的另一個優(yōu)點在于，模塊化設(shè)計后便于售后維修，可以實現(xiàn)單個模塊或模組的更換。
正如硬幣的兩面，模組的使用也不得不新增部分額外的零部件，并且模組數(shù)量越多，附加零部件就會越多。這些額外新增的零部件都會導(dǎo)致電池組的成本、重量上升。
與此類似的是特斯拉。最初特斯拉采用10多個模組，如今在Model3上面僅用了4個大尺寸模組，大大減少了冗余部件。此外，大容量方形鋁殼電芯的使用，電芯技術(shù)革新、加工一致性提高也為去模組供應(yīng)了機遇。
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CTP降本、提密度優(yōu)點分明
取消模組究竟能出現(xiàn)如何的效果？
寧德時代的數(shù)據(jù)顯示，CTP電池組體積利用率提高了15%-20%，電池組零部件數(shù)量減少40%，加工效率提升了50%，電池組能量密度提升了10%-15%，可達(dá)到200Wh/kg以上，大幅降低動力鋰離子電池的制造成本。
蜂巢的數(shù)據(jù)是，與傳統(tǒng)590模組相比，CTP第一代減少24%的零部件，第二代成組效率提升5-10%，空間利用率提升5%，零部件數(shù)量再減少22%。
僅從兩組宣傳數(shù)據(jù)，很難看出兩者技術(shù)的優(yōu)劣，但兩家CTP在減少零部件、提升能量密度方面，實在表現(xiàn)不錯。
無模組的另一優(yōu)點在于，產(chǎn)品加工流程的簡化。蜂巢能源相關(guān)人向《電動汽車觀察家》解析說，傳統(tǒng)技術(shù)是電芯通過一定框架結(jié)構(gòu)構(gòu)成模組，模組要進行下線測試，然后進行存儲，轉(zhuǎn)運。倘若PACK與模組不在同一廠區(qū)，還要額外的存儲，進貨檢驗，上線檢驗等流程。這些工序過程都要投入人力、設(shè)備、場地等資源。
采用無模組辦法可以有效縮短產(chǎn)線、減少過程浪費，電芯在線堆疊在線測試，筆直放入電池箱體，大大減少流轉(zhuǎn)過程，同時減少了傳統(tǒng)模組的邊框焊接工藝過程。這其中，單是焊接設(shè)備就要數(shù)百萬元。
業(yè)內(nèi)人士的幾點疑慮
在很多業(yè)內(nèi)人士看來，CTP并非新技術(shù)，往日多用于磷酸鐵鋰及客車范疇，由于客車電池排布空間大，磷酸鐵鋰離子電池的穩(wěn)定性較強，使用頗為廣泛。
但與客車+磷酸鐵鋰的組合完全不同，此次CTP技術(shù)大多會使用在乘用車范疇，大概率是三元電池。例如寧德時代與北汽新能源合作，就是采用的三元電池。正因如此，一些業(yè)內(nèi)人士對這一技術(shù)也提出了幾點疑慮。
○三元電池?zé)岱€(wěn)定性較差，要怎么樣提高安全性？
在某電池系統(tǒng)加工公司相關(guān)負(fù)責(zé)人馬先生看來，傳統(tǒng)電池組中，模組間存在一定距離，可以用作散熱。模組本身也有隔熱設(shè)計，對單體熱失控出現(xiàn)的熱流、氣流，以及噴射的導(dǎo)電物質(zhì)采取了針對性的措施，對熱失控傳播有一定的抑制用途。CTP變成一個大模組，這部分空間預(yù)留會不會不夠？
蜂巢相關(guān)技術(shù)人員看來，散熱、隔熱好正是CTP的優(yōu)點所在。早期模組采用磷酸鐵鋰電芯構(gòu)成VDA規(guī)格長度355mm的模組，由于其穩(wěn)定性較高，并未考慮預(yù)留足夠隔熱間隙；后期類似大眾MEb規(guī)格長度590mm的模組，則受限于規(guī)格影響，電芯間的隔熱緩沖材料選擇就受到限制，只能尋求一些小尺寸高性能的材料，為了滿足安全就得相對付出高昂的成本。
該技術(shù)人員補充道：相對而言，CTP因為減少一些零部件可以帶來更多的空間，且其自身尺寸受到限制相對較少，因此可以獲得相對較大的間隙空間，使得材料的選擇具有更多可能，從而實現(xiàn)成本降低。
寧德時代對此的處理辦法尚不清楚。不過也有相關(guān)車企電池部門負(fù)責(zé)人透露，寧德時代在電池組中也預(yù)留了一些空間，進行散熱，整體效果還可以。
○CTP會對壽命出現(xiàn)影響嗎？
針對三元電池來說，傳統(tǒng)模組有預(yù)緊力（電芯循環(huán)后會膨脹，倘若不束縛會影響壽命；束縛過緊，同樣壽命減少或帶來安全問題）設(shè)計來保障電池的使用壽命，而且這個預(yù)緊力是經(jīng)過試驗驗證了的。CTP的多電芯集成設(shè)計，新增了預(yù)緊力設(shè)定的難度，對電芯的壽命會不會有影響？
對此，蜂巢技術(shù)人員表示，蜂巢的CTP在集成技術(shù)繼承了傳統(tǒng)模組的集成相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗，筆直通過箱體對電芯施加一定的預(yù)緊力，同時會使用靈活的空間優(yōu)點，準(zhǔn)許電芯適當(dāng)膨脹使得集成對電芯壽命的影響得到改善，使得電池系統(tǒng)的壽命有所提升。
○售后維護成本、梯次利用難度是不是會新增？
馬先生認(rèn)為，傳統(tǒng)電池組內(nèi)部有模組，電池出現(xiàn)問題時可以通過更換電池模組處理；一旦無模組電池組出現(xiàn)問題，是否要整包替換呢？這恐怕不是4S店可以處理的了，大概率要退回電池廠家維修，售后成本是不是會大幅新增？
長安汽車歐尚研究院新能源動力技術(shù)副總工程師韓鋒也表示，一般退役的動力鋰離子電池，并不是所有電芯都有損壞。在傳統(tǒng)有模組的電池組中，只要挑出有損壞電芯的模組，其他沒有問題的模組可以筆直進行梯次利用。但是沒有模組后，剔除損壞電芯的難度新增，梯次利用就很麻煩。
有關(guān)上述兩個問題，不了解寧德時代是不是有處理對策。不過，蜂巢能源表示，他們的CTP技術(shù)已經(jīng)考慮過這個問題，一方面，他們通過嚴(yán)格的工藝控制保證電芯一致性，來降低故障率；另一方面，他們的CTP可以在一定程度上實現(xiàn)電芯的拆卸，以方便維修和梯次利用。
實在，倘若能對單個故障電芯做精準(zhǔn)判定，并且單個電芯可以由一線維修人員拆解、替換，維修成本肯定比替換模組更低。
能否成為發(fā)展趨勢？
有關(guān)業(yè)內(nèi)人士的幾點疑慮，無模組電池組仿佛都能找到處理辦法，這種辦法真的會被越來越多的主機廠接受么？
韓鋒坦言，對公司來說，這一技術(shù)還是具備較強吸引力的。采用這一技術(shù)的寧德時代動力鋰離子電池價格不再是高高在上，能夠與第二梯隊電池公司水平持平。有關(guān)整車公司來講，自然希望以更低價格買到更好的產(chǎn)品。
韓鋒認(rèn)為，作為主機廠，首先要考慮的就是降低成本，尤其在補貼大幅退坡的情況下，整車公司的成本壓力會筆直傳遞到電池公司，電池公司肯定要有應(yīng)對辦法。
目前來看，部分電池公司給出的CTP辦法，電池組約莫能降低0.1元/Wh。尤其在對價格要求極為苛刻的磷酸鐵鋰離子電池范疇，這一降幅著實不少。
