文 | 王月倫
“這是電池結(jié)構(gòu)史上的一次空間創(chuàng)新。”
6月23日，寧德時(shí)代（30075.SZ）以一段近4分鐘的宣傳短片，正式發(fā)布第三代CTP（Cell To Pack）技術(shù)，同時(shí)宣布這款名為“麒麟電池”、致力于電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的新產(chǎn)品將于明年量產(chǎn)上市。
發(fā)布會(huì)當(dāng)天，多家上市公司宣布其業(yè)務(wù)與“麒麟電池”相關(guān)。如鼎勝新材（603876.SH）在互動(dòng)平臺(tái)表示，該公司電池鋁箔可以用在麒麟電池上；江蘇國(guó)泰（002091.SZ）稱，該公司生產(chǎn)的鋰離子電池電解液適用于麒麟電池。新宙邦（300037.SZ）、銅冠銅箔（301217.SZ）、和勝股份（002824.SZ）也紛紛強(qiáng)調(diào)公司與寧德時(shí)代的深度合作關(guān)系。
麒麟電池的發(fā)布還帶動(dòng)當(dāng)天水冷板概念行情大幅上漲。截至23日收盤，松芝股份（002454.SZ）漲停，銀輪股份（002126.SZ）、三花智控（002050.SZ）漲超7%。
上一個(gè)如此備受矚目的電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新項(xiàng)目，還是特斯拉推出的4680大圓柱電池。當(dāng)大家還在討論“4680電池何時(shí)量產(chǎn)”、“誰將成為4680電池供應(yīng)商”時(shí)，寧德時(shí)代則另辟蹊徑，找到一條自主研發(fā)的電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新路線。
今年3月，寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱在中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇上首次披露，公司將推出第三代CTP技術(shù)，內(nèi)部代號(hào)為麒麟電池。在相同化學(xué)體系、同等電池包尺寸下，麒麟電池的電量將比4680電池系統(tǒng)提升13%。
經(jīng)過多次預(yù)熱，麒麟電池終于在第二季度末揭開面紗。寧德時(shí)代介紹，CTP3.0技術(shù)同時(shí)適配磷酸鐵鋰電池和三元電池，可將磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)能量密度提升至160 Wh/kg，三元電池系統(tǒng)能量密度提升至255 Wh/kg，實(shí)現(xiàn)整車1000公里續(xù)航。
撬動(dòng)電池技術(shù)革新的水冷板
寧德時(shí)代業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的CTP高效成組技術(shù)是將電芯直接集成為電池包，省去了傳統(tǒng)電池集成方案中模組組裝環(huán)節(jié)，通過提升電池包體積利用率、能量密度的方式，來增加續(xù)航里程，同時(shí)減輕電池包重量及成本壓力。
中金公司6月24日研報(bào)分析，相比前兩代CTP技術(shù)，麒麟電池完全取消了模組形態(tài)設(shè)計(jì)，并通過冷卻結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，使得麒麟電池安全性、電池壽命、快充性能以及比能量密度進(jìn)一步提升。
其中，冷卻結(jié)構(gòu)優(yōu)化的關(guān)鍵在于電池水冷板位置的改變。水冷板作為整體作用在一個(gè)或多個(gè)電池模組上，目前主流布局設(shè)置在電池包底部。
在本月舉行的動(dòng)力電池行業(yè)高端對(duì)話上，吳凱曾透露，相比于將水冷板置于電池包底部的傳統(tǒng)方殼電池，麒麟電池將水冷板放置在電池包中間，可以節(jié)省電池包用于水冷、隔熱和緩沖的空間，為麒麟電池增加更多儲(chǔ)存電量的可能。
申萬宏源研究報(bào)告也顯示，想要提升續(xù)航能力，要么提高單個(gè)電芯的能量密度，要么在有限的底盤空間內(nèi)盡可能裝更多的電芯，提高體積利用率，以增加實(shí)際帶電量。
寧德時(shí)代披露，麒麟電池的體積利用率達(dá)到72%，較第一代CTP高出17個(gè)百分點(diǎn)。在相同化學(xué)體系、同等電池包尺寸下，麒麟電池的電量將比4680電池系統(tǒng)提升13%。
4680電池是特斯拉的第三代電芯產(chǎn)品，其單體能量密度約300 Wh/kg，電池組能量密度為217 Wh/kg。
麒麟電池不僅在電量上將超越4680圓柱電池，在使用壽命上也具有明顯優(yōu)勢(shì)。寧德時(shí)代介紹，麒麟電池開創(chuàng)性地取消電池包橫縱梁、底部水冷板以及隔熱墊的單獨(dú)設(shè)計(jì)，集成為多功能彈性?shī)A層。
對(duì)于彈性?shī)A層的作用，吳凱曾解釋稱，電池在使用過程中會(huì)發(fā)生膨脹，圓柱電池的通常做法是通過“圓柱”這一形態(tài)，以擠壓的方式控制膨脹，這會(huì)影響電池的循環(huán)使用壽命。而麒麟電池的彈性?shī)A層給了電池膨脹緩沖空間，在壽命上可以比4680長(zhǎng)一倍。
吳凱還提到，水冷板置于電芯中間，可以使相鄰兩塊電芯的熱傳導(dǎo)降低，防止單塊電芯熱失控帶來整塊電池的連鎖反應(yīng)，從而提升電池安全性。同時(shí)，置于電池包中間的冷水板可以雙面接觸電芯，冷卻面積增大4倍，水冷效果更加明顯，能夠緩解充電過程中溫度過高的問題，“讓4C充電不再是難事”。
在2020年第三季度財(cái)報(bào)會(huì)議上，理想汽車（02015.HK）CEO李想曾表示，在400 kW快充技術(shù)成熟前，理想汽車不會(huì)推出純電車型。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，4C充電倍率以上的電池必不可少。
麒麟電池發(fā)布的當(dāng)天，李想在微博平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)了麒麟電池發(fā)布的消息，同時(shí)評(píng)論稱“明年見”。寧德時(shí)代官微隨后轉(zhuǎn)發(fā)了李想的此條微博，評(píng)論稱：“麒麟有理想”。
同日，寧德時(shí)代向界面新聞確認(rèn)，理想汽車旗下的新能源車已確定將搭載麒麟電池。
次日，路特斯汽車、哪吒汽車相繼表示，已與寧德時(shí)代確定合作關(guān)系，旗下電動(dòng)汽車將搭載麒麟電池。
對(duì)于麒麟電池的未來影響，中金公司從宏觀角度預(yù)測(cè)，電池結(jié)構(gòu)技術(shù)革新將進(jìn)一步穩(wěn)固頭部電池廠商的龍頭地位，同時(shí)，綜合實(shí)力較強(qiáng)的二線廠商也有望實(shí)現(xiàn)份額提升。同時(shí)，電池?zé)o模組化設(shè)計(jì)對(duì)水冷板用量及性能要求的提高，會(huì)使具備技術(shù)開發(fā)能力和先進(jìn)制造工藝技術(shù)的水冷板供應(yīng)商受益。
CTP技術(shù)變革簡(jiǎn)史
中金公司曾預(yù)測(cè)，上一輪電池技術(shù)周期主要由電池材料創(chuàng)新引領(lǐng)，以高鎳三元為代表；當(dāng)前，材料層級(jí)的創(chuàng)新迭代趨緩，結(jié)構(gòu)層面創(chuàng)新加速，系統(tǒng)層面CTP技術(shù)將成為本輪電池技術(shù)周期主線之一。
傳統(tǒng)電池包分為電芯、模組、電池包三層架構(gòu)，一般由電芯組裝成為模組，再把模組安裝到電池包里。然而，模組需要的線纜和結(jié)構(gòu)件較多，組裝工序復(fù)雜，電池包重量也會(huì)隨著模組數(shù)量增多而相應(yīng)增加，最終導(dǎo)致成組效率不高。
2019年的法蘭克福車展上，寧德時(shí)代首次發(fā)布公司的第一代CTP技術(shù)。同年9月寧德時(shí)代宣布，CTP電池包將搭載于北汽新能源EU5車型，這是該項(xiàng)技術(shù)發(fā)布后落地的首個(gè)乘用車項(xiàng)目。
寧德時(shí)代披露，第一代CTP技術(shù)減少模組，將電芯直接安置在電池包內(nèi)，讓電池包體積利用率首次突破50%，零部件數(shù)量減少40%，生產(chǎn)效率提升50%，且大幅降低了動(dòng)力電池的制造成本。
寧德時(shí)代此后將CTP技術(shù)更新至2.0版本，進(jìn)一步提高集成度。年報(bào)披露，基于磷酸鐵鋰的第二代CTP產(chǎn)品在2021年已實(shí)現(xiàn)大批量交付。
高工鋰電報(bào)道稱，寧德時(shí)代2021年動(dòng)力電池裝機(jī)量69.33 GWh，同比增長(zhǎng)132%，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)到49.53%。
2021年以來，寧德時(shí)代CTP電池包相繼成規(guī)模地導(dǎo)入特斯拉Model 3、Model Y、小鵬P7、蔚來ES6、ET7等車型，還將配套于榮威RES33及哪吒多款今年上市或未來上市的新車型。
據(jù)高工鋰電統(tǒng)計(jì)，去年國(guó)內(nèi)銷量前十的新能源汽車型中，選用CTP技術(shù)的Model Y、Model 3分列第2、第3位，兩款車型帶動(dòng)的近20 GWh裝機(jī)量中，寧德時(shí)代CTP電池在其中占比近七成。
寧德時(shí)代CTP技術(shù)目前還有多個(gè)出海項(xiàng)目。去年10月，寧德時(shí)代與現(xiàn)代摩比斯簽署戰(zhàn)略協(xié)議，授權(quán)后者使用其CTP技術(shù)，在全球范圍內(nèi)供應(yīng)CTP相關(guān)電池產(chǎn)品；今年5月，寧德時(shí)代授權(quán)泰國(guó)國(guó)家石油公司（PTT）的全資子公司ArunPlus使用CTP技術(shù)，雙方將向泰國(guó)電動(dòng)汽車品牌Horizon Plus供應(yīng)電池產(chǎn)品。
在發(fā)展CTP技術(shù)的同時(shí)，寧德時(shí)代也將布局CTC（Cell to Chassis）技術(shù)，該技術(shù)將電芯直接與汽車底盤集成，進(jìn)一步省略了CTP技術(shù)中的電池包。
兩種電池技術(shù)目前各具不可取代性，例如CTP技術(shù)目前對(duì)于換電車企而言，具備更好的適配性。寧德時(shí)代推出的“巧克力換電塊”，便采用了CTP電池技術(shù)，能量密度超160 Wh/kg，單塊電池可提供約200公里續(xù)航。
2021年，國(guó)務(wù)院發(fā)布《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》，提出要大力推動(dòng)充換電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。目前，北汽新能源、蔚來、吉利等車企相繼推出各自的換電技術(shù)。
因此，當(dāng)對(duì)消費(fèi)者更友好的換電模式處于發(fā)展上升期時(shí)，CTP發(fā)展將會(huì)進(jìn)一步被推動(dòng)，其優(yōu)勢(shì)及領(lǐng)先性也會(huì)更加凸顯，至少在短期內(nèi)將占主導(dǎo)地位。
研究機(jī)構(gòu)申萬宏源分析稱，與CTP電池相比，將電池和汽車底盤兩個(gè)部件集成為一體的CTC電池系統(tǒng)，在空間、續(xù)航、駕駛體驗(yàn)方面具備明顯的優(yōu)勢(shì)，尤其是在高端車型方面。因此，未來CTP技術(shù)和CTC技術(shù)將會(huì)憑借各自優(yōu)勢(shì)，長(zhǎng)期共存。
同時(shí)，咨詢機(jī)構(gòu)德勤也分析得出，CTC技術(shù)將使新能源汽車在成本上可以直接和燃油車競(jìng)爭(zhēng)，在續(xù)航方面則能最大程度降低電池包重量和空間。
對(duì)此，寧德時(shí)代選擇兩類技術(shù)“兩頭抓”的模式。
吳凱在會(huì)議活動(dòng)上曾提到，目前在CTC技術(shù)方面，公司已成立合資子公司。去年9月，寧德時(shí)代公告稱，計(jì)劃合資設(shè)立蘇州時(shí)代新安能源科技有限公司。這家合資公司專注于CTC一體化電動(dòng)底盤等業(yè)務(wù)，寧德時(shí)代持股比例為54%。今年2月，寧德時(shí)代在上海開工建設(shè)一體化電動(dòng)底盤研制項(xiàng)目。
無論是CTP還是CTC，電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新還只是寧德時(shí)代未來技術(shù)革新計(jì)劃的一部分。
寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群6月25日在重慶車展上透露，除全固態(tài)電池、半固態(tài)電池，包括大家沒有聽過的凝聚態(tài)電池，寧德時(shí)代都在搞。曾毓群表示，動(dòng)力電池化學(xué)體系的創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新、制造的創(chuàng)新，再加商業(yè)模式的創(chuàng)新，整合在一起，才能推動(dòng)新能源汽車行業(yè)的發(fā)展。
2023年量產(chǎn)麒麟電池
和4680大圓柱電池一樣，麒麟電池也官宣將在2023年量產(chǎn)。寧德時(shí)代的燈塔工廠——寧德工廠將成為麒麟電池的誕生地。
2018年開始，世界經(jīng)濟(jì)論壇與麥肯錫咨詢公司在全球發(fā)起評(píng)選“燈塔工廠”項(xiàng)目，尋找制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的典范。
中國(guó)宏觀經(jīng)濟(jì)研究院戰(zhàn)略政策室主任盛朝迅接受媒體采訪時(shí)表示，“燈塔工廠”最大的特點(diǎn)是智能化、數(shù)字化、自動(dòng)化等技術(shù)的集成與綜合運(yùn)用，其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要看是否大量采用自動(dòng)化、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、5G等第四次工業(yè)革命新技術(shù)。
去年9月27日，寧德時(shí)代宣布，其寧德工廠被世界經(jīng)濟(jì)論壇（WEF）評(píng)選為“全球燈塔工廠”，成為全球首個(gè)獲此認(rèn)可的電池工廠。世界經(jīng)濟(jì)論壇評(píng)價(jià)寫道，這家工廠在三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)了在生產(chǎn)每組電池耗時(shí)1.7秒的速度下，僅有十億分之一的缺陷率，同時(shí)將勞動(dòng)生產(chǎn)率提高了75%，將每年的能源消耗降低了10%。
與此同時(shí)，寧德時(shí)代的產(chǎn)能及研發(fā)儲(chǔ)備不止于此。
首先寧德時(shí)代常年占據(jù)全球最大動(dòng)力電池市場(chǎng)份額，連續(xù)五年蟬聯(lián)全球動(dòng)力電池排行榜首。今年一季度，寧德時(shí)代在動(dòng)力電池領(lǐng)域的全球裝車量達(dá)到33.3 GWh，同比增長(zhǎng)137.7%，排名保持世界第一，市場(chǎng)占有率升至35%。
其次寧德時(shí)代擁有充分的產(chǎn)能儲(chǔ)備。寧德時(shí)代目前共布局了十大電池生產(chǎn)基地，其中九座位于國(guó)內(nèi)，另有一座選址德國(guó)。截至2021年末，寧德時(shí)代鋰電池產(chǎn)能為170 GWh，在建產(chǎn)能140 GWh。
國(guó)盛證券研報(bào)指出，預(yù)計(jì)到2025年，寧德時(shí)代獨(dú)資及合資產(chǎn)能有望從2020年的100 GWh提升至500 GWh。
此外，寧德時(shí)代還有充足的資金助其順利擴(kuò)產(chǎn)。寧德時(shí)代6月22日披露，將以每股410元的價(jià)格，增發(fā)1.09億股股份，籌資約450億元。共計(jì)42家投資人參與認(rèn)購(gòu)，其中22家獲得配售。
寧德時(shí)代表示，此次定增所募集資金將用于137 GWh鋰電池產(chǎn)能建設(shè)、技術(shù)研發(fā)等項(xiàng)目。
充足的產(chǎn)能、資金，不斷提升的市場(chǎng)份額，麒麟電池的誕生看起來早已萬事俱備，但真正讓這項(xiàng)技術(shù)落地成產(chǎn)品的“東風(fēng)”，也許正是寧德時(shí)代發(fā)布麒麟電池時(shí)，提到的那句“從微觀世界的模擬計(jì)算，到電池結(jié)構(gòu)內(nèi)部的化繁為簡(jiǎn)，寧德時(shí)代聚焦技術(shù)本源，自主創(chuàng)新，不斷自我超越?！?/span>