解读锂电池MTP、CTP、CTB、CTC结构技术及相互的关系

哈喽!大家好,欢迎来到新一期的倒霉车研所,我是倒霉哥!

今天和大家解读锂电池MTP(Module to Pack)、CTP(Cell to Pack)、CTB(Cell to Body)、CTC(Cell to Chassis)结构技术及相互的关系,希望大家能喜欢!

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喜欢电动车的朋友们在看各种汽车测评的时候,会遇到很多专业名词,比如我们要说的,MTP、CTP、CTB、CTC这类的,名词,刚接触的朋友们会有点蒙圈,肯定都会想这都是啥意思呢,有啥关联呢,通过这期倒霉哥的讲解,我相信你们应该就不会蒙圈了!

我们先说一下新能源动力电池结构技术发展过程,是从MTP(有模组)到CTP(无模组)再到CTC(电芯底盘一体化),大概的发展方向是这个样子,观察力强的小伙伴就会问了,那CTB是什么技术,为什么没有呢?其实CTB是CTP技术的一种升级版,说的严谨点他和CTC属于并列关系,是比亚迪定义的新名词,代表电池比亚迪刀片电池。

为了简单让大家理解,上图是这3种结构技术的结构区别,先让大家有个直观的感受,知道他们之前缺少了哪些,下面我们按照发展时间顺序介绍一下每个技术的物理构造和优缺点,让大家深刻理解这几种技术的不同,先从MTP结构技术说起。

传统电池包 MTP结构技术

传统电池包 MTP 即是电芯、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。

优缺点:

优点:结构强度大,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。

缺点:能量密度低,多个模组之间连接需要很多材料稳定连接,会占用大部分电池包的空间,导致电芯对电池包的利用率仅有40%这个占比很低额。

结构重量大,因为连接辅助材料过多,会增加电池包的重量。

安全性差,这种复杂多组连接结构,单个模组可能安全性还可以,但是多个模组之间安全就难以控制,不可控因素过多。

这张图就是最早的电池包,即MTP结构技术中电池包的主要结构。从电芯方面我们之前也说过了,一般是有3种状态:圆柱体、方形、软包。其中软包电芯,一般用在手机上,我们就不多说了,圆柱体和方形,是比较常见的新能源动力电池电芯的选择,圆柱体,代表品牌 特斯拉使用的21700、18650、4680等,方形代表品牌主要有,比亚迪(刀片电池)、宁德时代(麒麟电池)。

出于安全方面和封装复杂程度方面的考虑,CTP结构技术就应运而生了。

CTP(Cell To Pack)技术,是对MTP技术一种精简优化的一种技术,是一种无模组电池包结构技术。

在电芯安全得到保证的前提下,CTP技术减少了内部线缆和结构件,让整个电池包的体积能量密度和重量能量密度都得到了提升。

相比之前的MTP技术,CTP技术他是没有模组结构的,直接由电芯封装成电池包 再安装到车上的一种结构技术。

CTP概念最早在2019年9月由中国宁德时代公司提出,2020年3月比亚迪提出刀片电池(因为CTC技术还没被提出来,暂时被定义为CTP技术的一种),CTP技术相比上一代技术,提高了电池包的能量密度和制造成本和提高了一定的安全性,CTP技术是用一个大的模组代替了多个模组成包的结构,减少了很多线束和固定材料,减少了成本的同时,提高了电池包的空间利用率,侧面也提高了电池包的安全性。

日前,宁德时代正式发布第三代CTP技术——麒麟电池。通过结构优化,麒麟电池的电池包体积利用率提升至72%(特斯拉4680电池体积利用率约为63%),搭配三元锂电芯系统能量密度可达255Wh/kg(较特斯拉4680电池提升约13%),能轻松让电动车实现1000km续航,并能支持4C充电倍率。麒麟电池将于2023年实现量产。

说到宁德时代,就要提到比亚迪了,比亚迪公司提出的CTB(Cell to Body)电池车身一体化结构技术,将电池上盖与车身地板进一步合二为一,从原来 电池包“三明治”结构,进化成整车的“三明治”结构,动力电池系统既是能量体,也是结构件。这种融合简化了车身结构和生产工艺,是对传统车身设计的一次颠覆性变革。

相比上一代CTP电池集成方案,电池系统体积利用率可提升至66%;搭载CTB技术的e平台3.0车型,正碰结构安全提升50%,侧碰结构安全提升45%;电池上盖与车身地板集成后,能够减轻重量。

22年5月20日比亚迪也发布了全球首款搭载了CTB技术的轿车,“海豹”!得益于刀片电池和CTB结构技术,很快海豹得到了消费市场的认可,销量猛增。

这个CTB结构技术和下面介绍的CTC结构技术,差不多,其实CTB算是CTC技术的一种存在形式。什么是CTC呢我们继续介绍哈!

CTC(Cell to Chassis)技术,将电芯与车身、底盘、电驱动、热管理及各类高低压控制模块等集成一体的结构技术。

与CTP(Cell to Pack)无模组技术相比,CTC能够进一步减少零件数量,简化生产步骤,在降低成本的同时还能提升电池容量和续航里程。

CTC 电池集成方案主要有两种,第一种是电池包底盘集成,直接将电池包集成到底盘框架中,或者直接使用乘员舱地板作为电池的上盖;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。

讲到CTC技术有两个品牌一定要给大家介绍一下,一个是特斯拉大家都很熟悉了,另一个就是中国品牌“零跑”C01这个品牌和车型。为什么要说这两个品牌呢,因为,CTC技术是被特斯拉推向高潮的,在20年8月宁德时代提出CTC概念后,同年9月特斯拉电池日上,首次公开强调了CTC电池技术,并将该技术称之为“未来所有电动车终极制造方式” 将这一产品的热度推向高潮;零跑是领先于特斯拉发布的CTC技术的实车的品牌,车型是零跑的C01车型,也是蹭了一波热度,备受关注。

零跑汽车CTC构架图

这里说一下领跑的CTC和特斯拉CTC以及比亚迪CTB的差别

结构分析图

特斯拉和比亚迪都是讲汽车底盘和电池板上盖板合成一起,相当于去掉了汽车地板用电池上盖板作为乘员舱地板,而,零跑则是舍弃了 电池的上盖板,将电池融入到乘客舱地板上,倒霉哥更倾向于,特斯拉和比亚迪的做法,将汽车地板融入到 电池上盖上这个结构,因为这样电池还是一个整体,减少了高压漏电的风险率;并且比亚迪得益于刀片电池正负极在z轴方向,并不是传统的y轴,这样提高了电池上方的抗压能力。所以能通过50吨压力测试;这方面强于其他电池。

特斯拉4680电池

经过上面的介绍不知道大家对MTP CTP CTB CTC有没有理解,希望能对各位有所帮助,总之不管,怎么设计,思路都是向着电池车身一体化方向发展的,不管什么结构技术,如果搭配不同电池技术,那得到的结果也会不相同,不管从制造成本和工艺复杂度还是从安全性耐久性来说,结果都是不同的,比如特斯拉的4680电池+CTC结构、比亚迪刀片电池+CTB结构、蔚来的三元铁锂电池+CTP结构等。

好了这期倒霉车研所汽车知识普及就到这里了,喜欢的朋友记得关注和分享哦。那我们下期再见哦。

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