鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：1036次 | 2022年06月24日
比亞迪刀片電池和GCTP技術(shù)
比亞迪的刀片電池即長(zhǎng)電芯方法（重要指方形鋁殼），是一種通過(guò)增大電芯的長(zhǎng)度（最大長(zhǎng)度和電池包寬度相當(dāng)），將電芯扁長(zhǎng)化設(shè)計(jì)，來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)電池包集成效率的技術(shù)。它不是某一個(gè)特定尺寸的電芯，而是基于不同需求可形成不同尺寸的一系列電芯，具體形狀如下：
正負(fù)極在兩端，兩端（或一端）都有防爆閥，有點(diǎn)軟包兩端出極耳+方形鋁殼綜合的感覺(jué)。相有關(guān)已有方形鋁殼電芯方法，這個(gè)電芯最明顯的優(yōu)勢(shì)在于散熱效果好，難點(diǎn)在于整個(gè)電芯的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，內(nèi)阻，注液等，尤其是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面，在后面的CTP方法中，電芯要依靠自身來(lái)實(shí)現(xiàn)支撐。
有關(guān)此，比亞迪重要是通過(guò)成型工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的改進(jìn)提高外殼的支承強(qiáng)度，同時(shí)將外殼的長(zhǎng)寬比控制在預(yù)定范圍內(nèi)。此外，通過(guò)集流路徑的優(yōu)化等方式降低單體電池的內(nèi)阻，還可輔以注液工藝的改進(jìn)，解決單體電池尺寸較長(zhǎng)帶來(lái)的注液時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題。
有關(guān)比能，還沒(méi)有明確的一個(gè)信息，專(zhuān)利中也沒(méi)有透露，不過(guò)，根據(jù)比亞迪昨天的一次講演，可以大概推斷出整體的一個(gè)比能趨勢(shì)。
接下來(lái)，我們從專(zhuān)利來(lái)重點(diǎn)看下比亞迪的CTP方法。
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%
（1）結(jié)構(gòu)上，下圖是一種CTP方法的組成爆炸圖。
可以看出，單排電芯，直接鋪在底板上，電芯的兩端固定在端板上，由兩端邊框供應(yīng)對(duì)電芯供應(yīng)支撐，為了新增支撐力，可以在底板上新增一個(gè)支持臺(tái)階；在電池包邊框和電芯大面之間有緩沖板（側(cè)板），對(duì)電芯供應(yīng)夾緊力。這個(gè)方法中沒(méi)有縱橫梁，也可以新增縱橫梁或阻燃隔熱墊之類(lèi)，這樣形成多個(gè)子模組，如下：
比亞迪似乎是計(jì)劃用電芯自身的強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)自支撐，同時(shí)再依靠集成后的電芯強(qiáng)度來(lái)新增整個(gè)電池包的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，即電芯和箱體緊緊結(jié)合為一體。這個(gè)有待最后的產(chǎn)品檢驗(yàn)，對(duì)電芯殼體的強(qiáng)度要求很高啊。
（2）熱管理
比亞迪對(duì)CTP給出了兩種冷卻方法，上圖展示的為液冷設(shè)計(jì)。該方法是把水冷板放在整個(gè)電池包的上面，和模組頂板的直接接觸，對(duì)電芯側(cè)面窄邊進(jìn)行冷卻；為提高導(dǎo)熱效率，模組頂板和電芯側(cè)面之間有導(dǎo)熱板（可能導(dǎo)熱膠或?qū)釅|更合理），整個(gè)包的溫度差控制在1℃以?xún)?nèi)。水冷采用U形水道設(shè)計(jì)或并行設(shè)計(jì)。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱(chēng)電壓：28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
和此同時(shí)，電芯的另一側(cè)面和模組底部之間有隔熱層，以隔絕電芯和外界的熱交換，起到保溫用途，可采用保溫棉。
這個(gè)圖也可以看出比亞迪CTP熱失控的基本思路，正對(duì)著防爆閥設(shè)計(jì)進(jìn)氣孔，將熱失控發(fā)生后的氣體、火焰等引導(dǎo)到排氣通道，經(jīng)排氣通道排向周?chē)h(huán)境。另外有多個(gè)模組的，模組之間會(huì)形成物理隔離；整個(gè)電池包的外面應(yīng)該還會(huì)有平衡防爆閥；這個(gè)思路和ModelS的設(shè)計(jì)比較一致，難點(diǎn)在于IP67，熱失控通道的進(jìn)水腐蝕問(wèn)題。
另外一個(gè)為風(fēng)冷設(shè)計(jì)，同樣是在電池包上面設(shè)置風(fēng)道，如下所示。
風(fēng)道位于電池上蓋和車(chē)底盤(pán)之間，設(shè)計(jì)有導(dǎo)熱翅片，用于增強(qiáng)上蓋的散熱面積，以提高導(dǎo)熱板和單體電池之間的熱傳導(dǎo)效率，底板和電芯之間設(shè)置有導(dǎo)熱絕緣層，增大底部散熱。
無(wú)論是液冷還是風(fēng)冷，所在的位置都是在電池包的上面，即介于電池包和車(chē)底盤(pán)之間，這個(gè)方法之前從沒(méi)有見(jiàn)過(guò)，不知如何處理電池包和車(chē)身的緊固，另外風(fēng)冷還要處理好進(jìn)風(fēng)口的問(wèn)題。
（3）CTP的方法配置
從專(zhuān)利來(lái)看，比亞迪CTP的方法在8種以上，對(duì)應(yīng)于不同尺寸電芯和不同的布置，也考慮到了雙層電芯的方法；有關(guān)箱體的集成，CTP會(huì)有傳統(tǒng)的車(chē)底盤(pán)和箱體分離的傳統(tǒng)方法，也有二者集成為一體的集成底盤(pán)方法。
整個(gè)設(shè)計(jì)中，還缺少另外一個(gè)核心的電連接及高壓配電方法。電連接應(yīng)該會(huì)利用FPC技術(shù)，這塊比亞迪走得也比較早，高壓配電可能會(huì)利用下面紅圈圈的空間，有點(diǎn)類(lèi)似奧迪e-tron的思路，以及前端空中來(lái)的一塊空間，見(jiàn)上面第4個(gè)圖，類(lèi)似于ModelS。
我個(gè)人感覺(jué)比亞迪的這個(gè)CTP思路做得比較漂亮，可拓展和迭代性更強(qiáng)些，唯一遺憾的是還沒(méi)看到把整車(chē)其他部分集成進(jìn)來(lái)，這點(diǎn)是比亞迪比CATL能夠取得的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。
以上是我們可以從專(zhuān)利中所了解到的一個(gè)總體概括。從昨天分享上PPT可以看出，比亞迪CTP（貌似稱(chēng)之為GCTP）的集成效率能夠達(dá)到86%以上，除了大模組方法外，另有提到了用膠粘劑取代結(jié)構(gòu)件的成組形式；除了功能集成鋁托盤(pán)（我個(gè)人感覺(jué)水冷設(shè)計(jì)還是有可能放到電池包底部），還有功能集成復(fù)合材料托盤(pán)。這里要引起足夠重視，因?yàn)樗c(diǎn)出的兩個(gè)方法趨勢(shì)，均是具有對(duì)部分上游供應(yīng)鏈顛覆的走向：即膠接取代焊接等，復(fù)合材料取代金屬材料，這對(duì)搞結(jié)構(gòu)件，箱體，焊接，成型設(shè)備的公司來(lái)說(shuō)是重創(chuàng)。目前，還不了解這個(gè)趨勢(shì)有多快，在比亞迪內(nèi)部又有多少的比例在更換。
比亞迪的這一套CTP技術(shù)信息量不少，我簡(jiǎn)單梳理下我認(rèn)為的要點(diǎn)（電芯內(nèi)部除外）：
（1）大電芯，大模組，電芯殼體材料/工藝是個(gè)有新技術(shù)需求的地方；
（2）CTP結(jié)構(gòu)上，電芯如何固定是難點(diǎn)；
（3）CTP熱管理上，首次提出了電池包頂部冷卻的設(shè)計(jì)，導(dǎo)熱膠、保溫棉之類(lèi)的是增量所在；
（4）CTP熱失控上，方法的可靠性不太好（這個(gè)方法已經(jīng)有失效案例），可能會(huì)要更多的PACK防爆閥；
（5）連接工藝上，高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠可能是未來(lái)增量所在；
（6）多功能復(fù)合材料箱體的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)該會(huì)加速，對(duì)搞材料的來(lái)說(shuō)是好事。
