寶能軟包電池的CTP方案解析

做軟包CTP的出發(fā)點應(yīng)該是為了降低成本和減輕重量，并提高成組效率。但因為軟包電池本身的特性，整個電池包的強度問題也應(yīng)該看一下市場檢驗的結(jié)果。

隨著歐洲車企不斷定點中國的軟包電池企業(yè)以及成本的居高不下，關(guān)于軟包電池的降本問題被提上日程，是另辟蹊徑還是更好地落實CTP方案，寶能給出了這樣的回答。

新能源汽車增長乏力，最重要的原因之一就是電池成本太高，所以各個電池企業(yè)都在絞盡腦汁來降低電池成本。

在整個電池pack中，電芯的成本在70%左右，而其中正極材料的成本又是大頭；除此之外，模組硬件成本是電池包里面一個成本占比較高的部分，據(jù)行業(yè)內(nèi)人士測算，這個比例在15%（基于NCM 523）左右，所以2020年我們看到一些很明顯的趨勢：1、中短續(xù)航車型電池材料逐步回歸低成本磷酸鐵鋰；2、電池Pack采用大模組或無模組的方式。

寧德時代和比亞迪的CTP產(chǎn)品已經(jīng)進入到應(yīng)用階段，但主要是針對方形電池，在軟包電池領(lǐng)域，我們還沒看到更多的創(chuàng)新型方案。

但是進入2020年以來，我們有一個很明顯的感受，歐洲車企步調(diào)統(tǒng)一地選擇和中國的軟包電池合作，戴姆勒入股孚能科技，億緯鋰能供應(yīng)寶馬，大眾定點萬向123。不管軟包電池路線在車企的戰(zhàn)略布局里占據(jù)何等地位，我們可以肯定的是，隨著歐洲車企開啟電氣化進程和LG化學(xué)在中國市場的進一步放量，軟包電池是會有一部分增量市場的。

所以，相比于方形電池，軟包電池的降本問題顯得更加緊迫了。我們很好奇的是，軟包電池的降本，是會另辟蹊徑，還是沿用方形CTP的理念？

最近，我們從寶能旗下的電池公司寶創(chuàng)新能源新推出的幾篇專利中找到了答案，整體方案看起來像軟包的CTP。

1.0版本的軟包CTP方案

為什么說是1.0版本的軟包CTP方案呢？因為這與寧德時代的1.0 CTP方案類似，并不是直接從cell到pack。

從專利來看，寶能是沿著車身寬度方向放置了多個模組，形成一個pack。這有點類似特斯拉Model 3的CTP方案，但有點不同的是，特斯拉的模組是按車身長度方案放置，寶能專利中的模組是按車身寬度方向放置的。

Tesla Model 3 pack方案與寶能電池pack方案對比

這種橫向放置的模組最特別的地方在于它的長電芯，電芯的長度是整個電池包的寬度，跟比亞迪的刀片電池類似。但是，與比亞迪刀片電池不同的是，寶能電池的長電芯并不是一個單獨的長電芯，而是由多個電芯串聯(lián)而成。

在串聯(lián)的時候，小電芯之間采用極耳焊接的方式進行連接，外面再用一個極耳保護殼進行保護。這種結(jié)構(gòu)的最大的好處是，電芯做長之后，原先傳統(tǒng)模組六個面的端板部分要么變長要么部分省掉（主要是底部端板），還省掉了傳統(tǒng)模組中的大量busbar和部分模組附件，因此整個電池包的空間利用率提升了，重量減輕，并降低電池包的成本。

跟比亞迪刀片電池CTP方案不同的是，寶能的電池包并不是電芯直列放置形成一個pack。

寶能電池采用的軟包方案，多個電芯水平疊放后一步焊接實現(xiàn)組內(nèi)串并聯(lián)，形成一個小的疊片體，最后多個長的電芯疊片體形成的一個大單元，單元外面放側(cè)板來隔開，疊片體與側(cè)板之間有緩沖泡棉，并且上下兩面都放置了絕緣板，這樣就行成了一個大模組。

寶能電池的大模組構(gòu)成

那么，省掉了底部端板，怎么來保證結(jié)構(gòu)強度呢？

側(cè)邊的端板其實還在，側(cè)板與頂板、疊片體之間通過結(jié)構(gòu)膠粘接和螺釘固定。

除此之外，底部放置了一體式的液冷板，頂部還有防爆泄壓功能的板，與四周的邊框連接，形成一體式結(jié)構(gòu)保證強度，但是這個強度究竟如何，我們后續(xù)可以關(guān)注一下成品。

軟包CTP電池的熱安全怎么保障？

從專利里面，我們還可以看到，寶能對每個電芯堆疊體外面都放置了冷板和導(dǎo)熱膠，及熱管理單元并不是針對一個大模組，而是縮小到了電芯堆疊體。

傳統(tǒng)的軟包電池模組里一般是12個電芯堆疊，而寶能因為采用的串聯(lián)長電芯，每個電芯堆疊體里面只有3個電芯，這種設(shè)計相對來說熱失控安全性會更好一些。

另外，除了底部和側(cè)面的熱管理部件，電池頂部還有防爆泄壓系統(tǒng)。

電池頂部的防爆泄壓系統(tǒng)（見下圖），從上到下一共有三層，底部是絕緣膜、中間有防護板，頂部防爆膜組成，絕緣薄膜，用于電芯極柱、連接片和FPC采集片的絕緣防護，防護板用于保護電芯，頂部防爆膜通過耐高溫結(jié)構(gòu)膠粘接在防護板上。

頂板上有開孔，開孔對應(yīng)電芯防爆閥，防爆泄壓系統(tǒng)只能從內(nèi)部打開，當(dāng)電芯發(fā)生熱失控時，氣體從電芯防爆閥泄放，高溫熔化塑料的絕緣膜，同時沖開頂部的防爆膜，以此來確保熱失控電芯安全泄壓。

在泄壓口上方，寶能還留了一個滅火泄壓的通道。

1電芯模塊 ;3 密封板 ;31滅火泄壓煙道/第一泄壓孔;32 冷卻板;33散熱板;41采集片; 411檢測觸頭

另外，相鄰電芯由于是各自都是用密封膠形成的密封區(qū)域，防爆泄壓系統(tǒng)又是單向設(shè)置，外部氣體無法進入，同時頂部相鄰電芯頂部的防爆膜在電芯泄壓時也不會打開，所以電芯之間更加不會相互影響。

軟包CTP要面對的問題

做軟包CTP的出發(fā)點應(yīng)該是為了降低成本和減輕重量，并提高成組效率。但因為軟包電池本身的特性，整個電池包的強度問題也應(yīng)該看一下市場檢驗的結(jié)果。

另外，電芯跟電芯之間的極耳是采用焊接的方式來連接，如何保證電芯之間的穩(wěn)固和性能，也是一個的問題。同時，在生產(chǎn)過程中，該獨創(chuàng)的工藝是否有相應(yīng)的設(shè)備和方案來保證大規(guī)模的生產(chǎn)？生產(chǎn)過程中的良率如何保證？

作為一家全新的電池企業(yè)，寶能是否能實現(xiàn)這些技術(shù)的落地，我們將會進一步跟蹤和研究。除此之外，我們在寶能的專利中還發(fā)現(xiàn)了類似于寧德時代的CTC的電池設(shè)計方案，后續(xù)我們也將會進一步跟蹤和分析。