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CTP技术解读
金融民工1990
长线持有
2022-06-27 22:48:45

概要:麒麟电池集成度更高体积利用率最高达到72%,会降低电池结构件的使用量,同时将传统的底部水冷板设在电芯之间,使得冷却面积达到原来的4倍,缩短一半的电芯冷却时间,能够做到4C快充,也会增加水冷板的用量。专家认为宁德宣传的麒麟电池,4C快充是针对高镍来使用的,而且只有快充才需要用到立式的水冷板,普通的非快充电池是不需要用到立式水冷板的(仍沿用原有的底部水冷板结构),磷酸铁锂电池是不需要用到立式水冷板的。对于麒麟电池而言,由于取消了横纵梁,因此会大幅增加导热胶的用量来增大电芯的连接强度。方形的封装形式还是难以抵御电池充放电过程中的膨胀,大圆柱才是更好地方式。总的来说,对于麒麟电池来说,增量较大的零部件就是水冷板(银邦股份、飞荣达等)和导热胶(壹石通)。

对于ctp来说,原来也有型材,用的搅拌摩擦焊,原来的水冷板放在下箱体上,再上面是模组,底部的大平面以前箱体有多长,上层是纯平的铝板,下板冲压了流道,两个板冲焊在一期,形成了封闭的流道,从上往下装的话,水冷板就有底了。挤压式的水冷板是通过FDS螺钉来连接的,实现了机械连接和密封,成为了不可拆卸的集成式下箱体。FDS是专利的产品,全球仅有易洁特和阿诺德两家有专利。电池底下一般用一块钢底部护板,用一颗拉铆螺母连接起来,CTP3.0提到新增了立式的水冷板,当然不是CTP3.0非得用立式的水冷板,是因为需要快充性能,充电越快发热越多,这也是宁德能做到4C快充的原因,因此必须要更大的水冷板来做冷却。


Q:是只有4C快充的才需要立式水冷板吗?

A:是的。我目前在研的项目瞄准的是网约车的体系,做的是铁锂的方案,中间不需要水冷板。底部的水冷板更成熟,更容易密封,达到减重和结构优化的目的。立式的水冷板这块是为了应对高镍三元,尤其是快充,一般的常规5系应该也不用,如果非要上3C以上的快充,那就得用立式的水冷板,而且一般要用立式就会全部都用,不会说只用几个。如果是磷酸铁锂体系的,完全不需要立式水冷板。是否需要立式水冷板,主要是看化学体系和快充。


Q:ctp2.0和3.0箱体有什么区别吗?

A:其实箱体没有多大的区别。


Q:箱体的供应商?

A:用的普通6系的铝型材,具体的供应商都是高度保密的。不存在什么技术壁垒的。国内像华达的子公司都能做。


Q:国内具有FDS生产工艺的公司?

A:这个多得很,只要买了设备和钉子就都能做。


Q:立式水冷板和底部的水冷板能用同一个供应商吗?

A:可以的。立式的可以用冲压和挤压两种方式。


Q:微米桥连接方式?

A:这个有点概念炒作,立式的水冷板也不是所有的板都有流道,没有流道的部分是能吸收一些挤压力的。但实际有多大作用不好说。


Q:水冷板会随着电芯而膨胀收缩吗?

A:这个能否做到有待市场检验。


Q:电芯侧面也是用导热胶连的吗?·

A:是的,和底部的可以一样,也有可能会用一些导热系数高的产品。


Q:CTP3.0需要新建产线来完成组装吗?

A:电芯和水冷板成组我们称为block,此前的产线是不兼容的。相比于第二代,做block这块的设备需要重新购置。


Q:高压连接?

A:电芯朝什么方向布置不是固定的,主要看beam怎么放,主要看零部件的集成,这块的创新比水冷板还要高。其实目前这个工艺还远远不成熟,所以保密等级做的更高一些。原来模组的高压汇流,低压的用FPC,再加个低压的端子,外部低压就是铜排,变成ctp2.0的时候,只是集成度变高了。到了3.0就用到CCS,是很多层柔性电路板连接起来的,以及那个铝箔压到一起,这个零件就成了CCS组件。我现在在研的这个项目,极柱还是朝上的,但是铝巴只有一个。现在的高低压连接的工艺及其不成熟,估计做十件只有一件是能用的,目前也只有两个供应商在配合宁德做。


Q:体积利用率72%,实际可以做到吗?

A:做到这个利用率要有前提条件的,可能有一些零部件需要做成鼓包外置的形式。


Q:气凝胶这块有新的要求吗?

A:气凝胶实际上是隔热材料,在pack是做热失控防护的,阻止热扩散的,我们在电芯侧面用一些气凝胶做隔离,一般来说磷酸铁锂是不需要,如果是高镍,再加快充的话,那就需要布置气凝胶,和ctp 3.0没有关系。


Q:气凝胶和立式水冷板都是高镍快充才用吗?

A:是的。


Q:ctp3.0的气凝胶用量?

A:具体多少我没算过,计算方法的话:气凝胶用于贴在电芯侧面的,气凝胶的用量就的端面面积乘以厚度,再乘以数量就可以了。


Q:宁德气凝胶供应商?

A:这个没有了解。


Q:正常状态的CTP3.0,体积利用率能到多少?

A:还是和车以及电量布置有关系,如果带电量在100kw以内的话,体积利用率在60-65%,如果像蔚来的150kwh的电芯,有可能能做到65-70%的体积利用率。


Q:高倍率充电对材料体系最大的挑战在哪?

A:行业做大功率快充包括高电压和大电流的方式。如果针对大电流来说,对于pack,在汇流排的载流有要求,铝巴发热很明显,铝巴就要左后或者面积做大。这样一来铝巴的用量就会增大。还有BDU 的继电器和接触器,熔断器的规格都要上升。水冷板也要增加,提高冷却能力。对于电芯端:追求快充要牺牲一些能量密度,一般电池用功率型和能量型,能量型充电速度低,功率型能量密度低。


Q:快充对负极有什么要求?

A:大的体系不会变,高镍可能用硅负极,达到快充的话,肯定要选人造石墨,或者说人造石墨的掺混比例高。在产品设计上,电芯的涂布量和压实密度都要减少,因为压的越实,锂离子运动的阻力越大,那么发热就会更多,所以能量密度也会有一些下降。


Q:对于导热材料的用量和要求有变化吗?

A:导热胶会急剧增加,电芯集成度提高,各种材料变的更少,就需要胶来提高强度,底面和小端面都要用胶,顶层的话要看电芯怎么摆放,如果像上汽的电芯侧着摆的话,顶层也要用胶。比亚迪的海豹的CTB用胶量会更大。


Q:胶用量?

A:和设计形态关系很大,不是很好估计,试制的时候都会比较充裕,量产的时候都会一点一点减,目前没法去算。数量级上,pack长1.8-1.9米,宽1.3米的话,只算下面一层都要十几公斤。导热性能还真不一定变的更好。降导热系数的话就是降低胶里面的导热球铝含量。


Q:磷酸铁锂可以做快充吗?

A:不太行,磷酸铁锂按照C公司的水平,目前最高做到2C。快充影响寿命,快充做的越极限,寿命影响也越严重。


Q:宁德三元高镍快充可以做到多少?

A:宁德时代宣传做到4C,欣旺达对外宣传做到5C,对我们来讲,快充和能量密度是跷跷板。轻混的车型,能做到30C,甚至40C都可以,这是取决于使用场景的。


Q:FDS宁德有什么优势?

A:掌握FDS专利的这两家公司,他们会推动这个技术推广,宁德自己不会自己做这一块,是由供应商做的,很多零部件供应商都能做,买设备就完事了。


Q:不用立式水冷板的话,和ctp2.0有什么区别?

A:不用立式水冷板的话,和2.0没什么区别,如果不用立式水冷板的话,用的是一条不带水冷,不带流道的钢板,就只是起到支撑作用。钢板要做的很薄。


Q:高压的铝巴和FPC都集成在一起的话?是由哪边做主导?

A:这个去觉得宁德时代的策略,这个新工艺是宁德时代带着少数的供应商在开发,等工艺成熟以后,到底会放给谁做就不一定了。当然肯定还是FPC热压更有优势去做这个,当然也需要重新去探索。从一个pack的级别来说,bom成本是更低的,制造效率是提高的,制造成本也是提高的,类似特斯拉的一体化压铸,将多种零件合成一个。但是新工艺还不成熟,报废率很高,热压机也要新开发。


Q:ctp3.0能很好地解决电池膨胀吗?

A:在我们看来,ctp3.0还是不能抵御膨胀,ctp2.0 是去年开始使用的,其实也才接受市场考验一年。如果我们用高镍和快充,产生的安全问题,方形铝壳不如圆柱靠谱,这是结构决定。从2020年,宁德开始推811的时候,烧的很离谱,就证明了方形铝壳做811就有问题。韩国LG给通用雪佛兰也是三年不断的烧,赔了20多亿美元,LG就亏了19亿。在我们得角度看来,唯有大圆柱能解决高镍的问题。现在宁德也不推811了。


Q:立式水冷板能取代原有的导热胶吗?

A:这是不能的,水冷板是个3系的铝合金,受热之后会软化,气凝胶耐温能到1000多度。


Q:CTP2.0目前装机只有十几万,推广的不是很理想,目前宁德和客户沟通ctp3.0 的情况?

A:过去CTP,不管是二代还是三代,除了ctp还有刀片电池,一样的集成度很不错。ctp3.0对于ctp2.0有比较大的革新,会对产线有比较大的改动,所以只有主机厂预期销量大的时候才会选择改动。目前在接洽CTP3.0的主机厂以新势力为主,还有小米,因为他们需要用新技术打造舆论。ctp3.0最早在明年6月份左右量产,具体是哪家不方便说。


Q:ctp3.0对结构件使用量的变化?

A:对箱体等结构件来说是减少的,对于水冷板来说,如果有立式的水冷板则会变成原来的4倍,铜排也会减少。按照宁德时代给的数值是能节省44%的结构件用量。比如用水冷板、用胶粘等来替代原来的结构件。


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