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麒麟电池:宁德时代第三代CTP,会是对燃油车的致命一击吗?

明镜pro

2022-06-28 14:29四川

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一个3分57秒视频和一篇推文,这种极简的方式,是6月23日宁德时代麒麟电池登场所花费的时间。这打破了宁德时代此前最短10分钟的发布会时间,也将业内最短发布会时间压缩到了极限。一款极其重磅的产品,尽管是这样低调的方式登场,但其随即引发的影响也可以用行业地震来形容。按照宁德时代的官宣,新电池要在明年才会上市,但麒麟电池发布之后,理想、哪吒等整车厂相继官宣将要采用宁德时代的麒麟电池,这俨然成为了车企一场“接龙游戏”。

毫无疑问,尽管在今年各种电池以及相关技术相继发布,但宁德时代强大的影响力,并不是其他企业能够比肩的。从行业来看,动力电池的格局产生了三个重要的演变趋势:其一是中国电池在国际上崛起,而日韩电池继续萎缩,宁德时代在2017年就已经获得全球出货量第一的位置,至今已经5连冠了;其次国内来看,众多第二梯队电池企业获得整车厂支持,试图抢夺份额;第三、整车企业自建电池厂增多。在这种复杂的背景下,宁德时代持续性地提供领先的技术,是整个竞争的关键。

宁德时代在今年依旧保持了快速的布局,整体来看其主要方向有三:其一、持续性地扩大产能,迅速抢占市场;其二、抢占上游资源,控制原材料供应链;第三、业务模式横向扩充,换电、储能等有序扩张。第四、新电池技术持续推出。而此次的麒麟电池,就属于其在核心业务上的新技术展示。麒麟电池是宁德时代第三代CTP电池。CTP技术概念由宁德时代提出,即“Cell To Pack”(电芯到电池包),省略了模组包装,这直接将对手甩过了一代产品。2019年9月,全球首款CTP电池包在宁德时代下线。在33个月,宁德时代的CTP已经迭代了三代。

麒麟电池最早是在2022电动汽车百人会论坛上,此后今年6月的“云上宜宾”高端对话中再次提及。需要注意的是,麒麟电池不是电芯技术,是电池系统技术。

动力电池在电动车时代已经成为了最核心的部件,它的核心指标是能量密度、使用和充电散热好、安全可靠、价格供应链有保证。这也是目前动力电池努力的主要方向。而就电池来看,电池技术分为材料创新、封装及结构创新、整车集成创新三部分。但材料体系的更迭是一个非常缓慢的过程,动辄需要几年甚至十几年时间的研发才能从实验室走向成熟的商用。宁德时代的CTP电池包结构简化则开辟了一条创新路径。这种方式不仅能提升性能而且相对更安全。自此以后,国内电池基本沿着这一路线在前进。

从今年国内的电池来看,基本是在结构创新+集成创新上。逻辑很简单,通过最快速的方式,来提升电池的性能和安全性。在明白了这些背景之后,可以有利于更准确的把握宁德时代的的麒麟电池未来的竞争力和影响力。

CTP 3.0,四点关键技术突破

作为宁德时代第三代CTP技术,麒麟电池展示了宁德时代作为行业老大的技术实力。麒麟电池最大的特点之一就是电芯倒置。对比之前上汽发布的躺式电芯电池包,宁德时代倒置比躺式电芯电池包的空间利用率更高。另外是把在水冷功能件从底部挪到了电芯中间还将水冷、隔热和横纵梁集成,进一步提升了电池包的集成度。由此,麒麟电池一系列的新技术和性能参数,足以巩固其市场地位,形成新的行业壁垒。

这些数字为:系统能量密度达到了255Wh/kg,电池包单位体积利用率达到了72%,搭载车型的续航路程可以超过1000km。这一组数据发布之后,迅速在汽车圈中刷屏,各路新能源汽车圈的大V们纷纷下场讨论相关信息。简单的数字背后,是强大的技术能力,那麒麟电池这三组数据究竟意味着什么?

首先来看系统能量密度,麒麟电池达到了255Wh/kg。这里的关键词是“系统能量密度”,这意味这款平板电池的单体电芯能量密度会远高于255Wh/kg这个值。按照电池包体积72%的利用率来换算,电芯的能量密度推算会在320~350Wh/kg之间。要知道代表目前行业动力电池能量密度最高水平的特斯拉4680,其单体能量密度也仅约为300Wh/kg,电池组能量密度为217Wh/kg。所以单从能量密度来说,麒麟电池将行业电池能量密度又提升到了一个新的高度。

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而在成本上,宁德时代做了一个多适配的模式。目前麒麟电池能同时兼容高镍811的高能量电芯和磷酸铁锂的低能量电芯,新能源厂商可以根据车型的不同定位去做适配。这就是说,同一个电池,可以做出不同的电芯适应不同价格的产品,这可以使宁德时代的产品不再是高端车型的专属。实际上,宁德时代也向下,有产品开始和第二梯队的电池厂拼性价比了。这种降维打击,会对目前的企业格局产生加速淘汰的作用,同时也是扩大出货量的狠招。

而电池包体积利用率达到72%,这成为了行业新标杆。电池包体积利用率为什么很关键,原因在于车辆能用于安放电池的地板下部空间是有限的,而电池包内部还要布置各种控制系统、加强电池包强度的横纵梁、电池冷却系统、管路、铜片等等。所以提升单位电池包体积利用率的方案就是找到一个更优的结构排列组合方案,而这个方案还必须兼顾电池的安全性。

特斯拉4680电池内部电芯排布

比如特斯拉4860采用圆柱体电池的CTC方案,其结构设计的终极奥义是为了让单位体积的电池包能塞下更多的柱体电芯,以至于特斯拉4680电池结构取消了传统的模组固定结构和内部的横梁,单体电芯之间直接用胶填充,把胶的使用用到了极致,其最终的体积利用率也仅仅只是达到了63%。而比亚迪的CTB电池系统,体积利用率为66%。最近发布的零跑CTC技术没有公布这有指标的具体数字。

麒麟电池单位电池的体积利用率做到了一个史无前例的新高度,其实怎么做到的呢?宁德时代的创新在于其将常规布置在平板底部的水冷板放在了电芯大面中间,取消了横纵梁、隔热垫等。这样设计一方面简化结构为电芯预留了更多的布置空间,让电池包的能量空间增加了6%,使得其体积利用率达到了72%,比特斯拉4680还高9%。另一方面,这种结构设计还能提升电芯换热率,将电芯的控温时间缩短至原来的一半,让电芯更高效地维持在安全和高效的工作温度下。得益于此,可以使换热面积扩大四倍。这项电芯大面冷却技术,将电芯控温时间缩短至原来的一半,从而适应更大电流和更高电压的快充。所以从电池包体积利用率的角度来说,麒麟电池再次拔高了行业天花板。

第三个指标是续航里程。宁德时代直接给出的数字是搭载车型续航里程>1000km。续航里程是消费者最容易理解也最常接触的电池性能指标。在前面两点的基础上,麒麟电池的续航提升很容易理解——电芯的单体能量密度更高了,空间利用率更高了,其系统能量密度也达到了一个全新的高度,单位体积内的电池包就能储备更多的电量,让搭载车型的续航里程单次充电可以达到1000km以上。在相同的化学体系、同等电池包尺寸下,麒麟电池包电量相比4680系统可以提升13%。

就目前市场面的产品来看,1000km已经是业界天花板,目前大部分车辆都还停留在六七百公里的续航上。考虑到消费者对续航能力不断提升的需求,麒麟电池对整车企业抢占消费市场相信会是非常有效的一招。另外,麒麟电池还支持5分钟快速热启动及10分钟快充。前文说道,由于换热面积扩大四倍,可以将电芯控温时间缩短至原来的一半,这可以适应更大电流和更高电压的快充。这也就为800V电压平台车型的推出打下了一个坚实的基础。

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另外,这对于极端情况的处理也会有很好的预防作用。电芯可急速降温,有效阻隔电芯间的异常热量传导,有效避免电池非正常工作温度造成的不可逆损伤,有效提升电芯的寿命和安全性。由此,麒麟电池还可以实现去适配更高能量密度的材料升级。这也不难道,在麒麟电池的发布之后,一些媒体惊呼这对燃油车的打击会比较大,甚至可能是杀死燃油车的一步。

麒麟电池的战略级意义

麒麟电池的发布,对宁德时代而言不管是在现实层面还是战略层面意义都非常重大。

随着麒麟电池在之前不断揭晓技术细节,宁德时代的股价从5月初的353元/股,已经在6月24日攀升到了563.5元/股。6月23日和24日两天累计涨幅超过10%,这显示了市场对宁德时代的看好。在一些证券公司研报中,麒麟电池的发布被称为宁德时代的“核武器”,4C充电标准行业的至高点,“这是战略级产品、拉大行业差距、强化高端市场核心竞争力!是宁德时代过去几年高强度研发的杀手锏产品,产品性能而言可以结束市场关于技术路线之争。”国盛证券在分析中指出。

在当前新能源汽车行业,动力电池现在分为三元锂电和磷酸铁锂两条路线,其中又以特斯拉的4680三元锂电和比亚迪的磷酸铁锂刀片电池风头正劲。之前我们不妨将麒麟电池与目前行业内技术最为先进的几类电池在能量密度和充电倍率上做一个对比。

从上述不难发现,麒麟电池在系统能量密度和充电倍率上都要优于特斯拉的4680、比亚迪的长刀片和长城蜂巢能源的短刀片。其结构在采用高镍811电芯时,在系统能量密度上,比特斯拉的4680还要高17.5%,充电时间也更快。而相比目前比亚迪和长城大名鼎鼎的磷酸铁锂刀片电池,麒麟电池在采用磷酸铁锂电芯时,因为体积利用率更高,其系统能量密度也高了14.3%,且支持4C充电。

毫无疑问,麒麟电池已经实现了对特斯拉4680电池的超越,这会让搭载的车型让用户获得更直观、更良好的用车体验,这对车企来说是巨大的吸引力。除了前面提到的理想、哪吒等,宁德时代内部人士称,还有另外一家中国新品牌将搭载麒麟电池。“还有你们都拭目以待的品牌”,该人士称。那么,这个新品牌是谁呢?外界猜测或为小米汽车或者集度汽车。毫无疑问,这种行业领先性也将使宁德时代继续优化竞争格局、尤其是强化在高端电池领域的领先性。

特别是在此之前,宁德时代的产品一度受到竞品的猛烈追赶,这一次新产品再度拉开差距,一些在摇摆中的客户也很可能会再次回归“宁王”怀抱。按照规划,麒麟电池将在2023年量产,越早搭载车企,或将能更快的站在行业竞争力的制高点上,这些车型也必将成为行业追捧的热点。

在补能上,宁德时代带来了800V高压和4C快充技术。车辆续航里程偏短和充电时间比较长一直是电动车的两大难题。第三代CTP的麒麟电池解决了这两大痛点。麒麟电池的1000km的续航不是堆电池,麒麟电池具备更优的能耗。其系统能量密度已经高达255Wh/kg,在同等续航的目标下,车辆可以搭载更轻重量的电池。800V高压和4C快充技术,这也是目前行业内最热门的两大的技术,可以让电池10分钟从10%充满到80%,这样的补能效率让充电的便利性非常接近于当前燃油车的效率。

另外,它不只是充电快,而且换热面积扩大四倍后的水冷系统还能更加精准的控制充电的温度,让充电过程变得更安全。有证券公司指出,4C充电是行业一直努力追寻的标准,希望达到15分钟充满电量,这被认为是解决新能源车痛点的关键。麒麟电池有望从技术解决最核心的电池部分的难题,与支持4C充电推进相得益彰,进一步提升宁德时代的行业领先性,优化竞争格局。

电池行业的格局再次进入调整期

“宁王”的大招一出,这使得行业立即产生了新的变化趋势。虽然宁德时代目前的电池装机量在国内早就是一骑绝尘,实现了“以一打十”,但是动力电池行业的竞争已经变得愈发激烈,不仅仅电池企业,整车企业们也在不断推陈出新。仅从今年来看,就有上汽推出了躺平式结构的魔方参数图片)电池,零跑的CTC技术、比亚迪的CTB技术,哪吒的天工电池等,一时之间一场电池大战已经在迅速进行。

而在身后的比亚迪,虽然差距还很大,但其出货量也长期稳居第二名,并且特斯拉今年还与其签订了10GWh的刀片电池采购量。比亚迪本身销量的大幅度提升也会使得车企有倾向于与采购其产品的想法。另外,长城的蜂巢动力、背靠大众的合肥国轩、有奔驰支持的孚能科技以及正在和宁德时代打专利战的中航锂电,进步都比较大。这确实对宁德时代造成了一定压力。

不过,这一次麒麟电池的技术优势十分明显,这远远超过了目前所有的竞争者,并且在成本上也进行了充分地考虑,高中低档的电池做到了随意搭配的谱系。宁德时代的降维打击,目标是在市占率上形成真正压迫性的优势。凭借技术的鸿沟,宁德时代要完成市场壁垒的建立。特别是在最近几年时间中,是消费者从燃油车向电动车过渡的时刻,也是扩大市场的关键一步。另外,需要指出的是,比亚迪本身也造车,这会是不少车企担忧的一点。而其他独立的电池企业中也大部分是和某一家进行绑定,宁德时代是独立电池的代表。

目前,电池的消费趋势是磷酸铁锂还是集中在中低端车型上,部分高端车开始尝试性使用并以安全作为卖点。高端车型上,三元电池依然是主流,但是在配比上没有高镍化,高端车型依然在寻求高能量密度来提升续航,未来可能1000Km会成为豪华车的标配。

宁德时代能取得如此高的市场占有率,不只是因为其产能规模足够大,还在于其在动力电池领域电池技术的先进性和领先性。不管是第一代的CTP、钠离子电池、还是第三代CTP的麒麟电池,宁德时代一直保持着其在动力电池领域的领先性和对不同技术发展方向的探索。在动力电池领域只有保持技术的领先性,才能保持且刺激需求的增长,进而促进生产规模的继续扩大,行业占有率也会进一步扩大,这是目前宁德时代一直在保持高速增长的底层逻辑。

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可以预见的是随着麒麟电池的诞生,未来3~5年市场对于宁德时代动力电池的需求依然保持着一个较为高速的增长,其全球的装机量会进一步扩大,在动力电池领域技术没有出现革命性的发展前,其行业地位依然无法被撼动。

我们判断,在未来一段时间中,宁德时代会加速对第二梯队电池企业份额的抢夺,其市占率会重新超过50%。数据显示,电池CR3由2019年的73.4%提升至2021年的74.2%,CR5由2019年的79.1%提升至2021年的83.4%,CR10由2019年的87.9%提升至2021年的92.2%。预计2022年CR3将达78.5%,CR5将达87.6%,CR10将达97.5%。不仅仅是技术上的压制,宁德时代的产能也正在快速地扩充,这将解决其目标供不应求的状况。

就在麒麟电池发布几乎同时,宁德时代450亿元的超级大定增获得批准。根据此次公告,本次募集资金中的380亿元将用于扩充产能。而剩余70亿元拟用于宁德时代新能源先进技术研发与应用项目。这海量的资金,是其他动力电池企业无法比拟的,这也从根本上确定了宁德时代在未来的市场地位和行业格局雏形。6 月 25 日,宁德时代董事长曾毓群放出了一个重磅消息:除全固态电池、半固态电池外,宁德时代还在研发大家没有听过的凝聚态电池。

关于凝聚态电池,目前确实没有太多消息流出,应该是宁德时代准备的另一个大招。宁德时代对未来给出了一个“通吃”的布局,而所构建的行业壁垒,已经逐步成型。

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