吉林农业大学学报
锂电池新技术CTP和CTC专题分析报告电池系统技术升级双头并进：CTP结构渐成主流，CTC蓄势待发
液氨
电池包是电动车的动力来源，最小的单元是电芯。现阶段市场中存在两种主要的结构方式MTP（ModuletoPack）和CTP（CelltoPack），而CTC（CelltoChassis）作为最新一代电池系统技术，在特斯拉、比亚迪、零跑、宁德时代等企业的助力加持下，2022年正在逐渐从开发设计走向量产。传统电池包MTP：强度高，比能低
传统电池包MTP即是电池、模组成组电池包的形式，多个电芯组成一个模组，多个模组加上BMS、配重模块等零部件则组合成电池包。在MTP结构下，电芯被外部结构件充分的保护所以结构强度好，成组难度小。电芯对于电池包的空间利用率仅为40%，其中电芯对模组的空间利用率为80%，模组对电池包的空间利用率为50%，模组的硬件费用约占电池总成本的15%。 麦克斯韦关系式
早期的电池包采用传统的MTP技术，需要依次完成电芯→模组→电池包→车身的集成。整车
要想在有限的底盘空间尽可能装载电量，提高体积利用率，需要考虑每个集成步骤标准化的可行性，大众率先推行模组的标准化。大众的第一个标准是355模组，其中355代表了电池模组的毫米长度。随着对续航里程需求的提升，能够提高空间利用率的390、590模组被提出。单个电池模组的体积不断增大，带动了CTP方案的出现。 在德国汽车工业联合会制定的标准（VDA）中定义了方形电池、圆柱电池以及软包电池对应不同类型电动车的尺寸要求，车型包括HEV（混合动力）、PHEV（插电式混合动力）以及EV（纯电动车）。这就是通常所称的VDA电芯，在此基础上开发的标准化模组称为VDA模组。目前在欧洲车厂还是以模组设计作为核心方案，国内主流动力电池为方形电池，常见的VDA模组有355、390、590模组等。动力电池1.0时代采用VDA标准化模组，电池包开发简单，1.0时代标准化模组结构性强，模组通用性强，售后维修方便。但VDA标准化模组受限于模块化的电量和电压平台，无法随意进行电量和电压配组，且零部件多，模组成本高。
无模组电池包CTP：份额快速提升，渐成主流技术
CTP相较于MTP省去了中间模组环节，CTP技术是将电芯直接成组为Pack，省去组装为传
统模组这一步骤，先将电芯集成到电池包内，再安装到车身上，本质是为了提高能量密度和降本。目前主要有两种思路，一是将Pack看成是一个完整大模组替代内部多个小模组的结构，逐步减少端侧板等结构件的方式，以宁德时代为代表；二是设计时即考虑采用无模组方案，以电池本身作为强度的参与件去设计，以比亚迪刀片电池为代表。
2019年9月，宁德时代全球首款CTP电池包量产下线，搭载于北汽EU5。比亚迪紧随其后，于2020年3月发布其创新技术刀片电池。此后国内外整车厂、电池厂在CTP技术上各显神通，推出了不同的代表作品。中医美容学
借力LFP电池，宁德时代与比亚迪两大动力电池巨头的CTP技术已经在2021年新能车销量TOP10中渗透了4成。宁德时代CTP配套已蔚来 ES6、小鹏G3、小鹏P7，还将为蔚来ET7、荣威RES33及哪吒多款今年上市或未来上市的新车型提供相关技术。比亚迪爆款车型秦Plus、汉EV和DM-i系列也陆续上市，2022年计划推出不少于20款新车，包括汉DM-i、秦PlusDM-i、宋MAXDM-i等爆款车型的DMi版本，2022年销量挑战150万辆。
电池底盘集成技术CTC：量产在即，蓄势待发
CTC电池集成方案主要有两种，第一种是电池包底盘集成，是直接将电池包集成到底盘框架中，从而代替地板，或者直接使用乘员舱地板作为电池的上盖，实现车身地板和底盘一体化设计；第二种是电池单体底盘集成，是将电池单体的壳体焊接或者胶粘，连接到底盘结构上，改变了电池的制造形式。前者可靠性高，后者集成优势明显但技术难度大且无法换电。
CTC本质上就是底盘平台化的思路，理论上电量能在现有底盘技术上提升5%，持续提高汽车电气化程度。在电动车逐渐普及的2018年，捷威和苏州科尼普就这个技术有专利布局。20年8月宁德时代提出CTC的方案，让电动车行业将目光聚焦在这个概念上；在随后9月的Tesla电池日上对这一技术的强调，将这一产品的热度推向高潮，并预计在2022年实现量产。国内方面，新势力零跑C01将领先特斯拉成为首款搭载CTC电池技术的量产车型，C01在今年5月10日首发并开启预售，预计8月上市。而Telsa今年也将推出由一体化冲压车身+CTC结构的新款modelY，CTC的量产蓄势待发。
重点企业分析
传统的MTP电池模组堆叠技术，需要首先将数个方形电池组合形成模组，然后再将多个模
组安装后形成电池包。由于安全和稳定的要求，每个模组都由金属外壳保护，并配套装有散热风扇，散热通道、绝缘绝热装置等，在电池包中，也需要安装多个额外模块，大量使用螺钉等连接件。大幅降低了动力电池整体的能量密度，提高了单位电量所需成本。
CTP的公司进展和专利布局CTP方案直接将单体电芯组成一个或几个阵列（模组），安装到电池包中，大幅减少了模组的数量，免去了先形成模组再安装成电池包的过程和其中的成本，形成电池包后可安装至新能源汽车上。使用CTP技术后，提高了电池包的空间利用率，提升了体积能量密度，减少了不必要的模组零部件，但对技术能力的要求提高，安全性能不如模组叠加的组合方式。辐照度
特斯拉，纵向大模组桃花心木教学设计
早期车型电池模组均以横向排布为主，模组多，空间利用率低。而2016年出厂的model3完全改变了之前的电池包结构，将布局改成了纵向大模组，整车只有四个动力电池模组，利用长条状大模组挑战电池包的可用空间。特斯拉 model3的成功应用证明了大模组或无模组电池包的可行性。
宁德时代，大模组方案
宁德时代的CTP方案采用了多个长凹槽，相邻的长凹槽通过隔板热隔离，将电池安装在凹槽中形成大模组并固定。同时通过固定连接部将电芯阵列固定连接，提高了电池包的强度，进而使得电池包更好的固定在汽车底部，提高整体稳定性。2022年5月5日，宁德时代董事长曾毓在业绩发布会上称，计划今年第二季度正式发布麒麟电池。麒麟电池为宁德时代的第三代CTP（高效成组）技术，在同样的电化学体系下，麒麟电池比大圆柱电池的能量密度高13%。
比亚迪，“刀片电池”无模组方案
比亚迪的另一种CTP方案通过简化电池模组来组成动力电池包。首先将单体电芯串联安置在简化的电池模组中，电池模组结构包括冷却液通道且长度跟电池包相对应。然后将简单模组放置在动力电池包中。比亚迪发明刀片电芯用于其CTP方案，与传统方形电芯相比，明显变长变薄，这些刀片电芯通过阵列的方式排布在一起，就像“刀片”一样插入到电池包里。刀片电芯相对散热面积大，随着厚度的减小，工作时电芯和pack温度的增量会随之降低，对电池的散热性能显著改善。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议