比亚迪：刀片电池
相较之下，常规模组结构从电芯到模组这一步体积利用率大约能达到 80%，从模组到电池包利用率大约能达到 50%，结果就是电芯在电池包中真正的体积利用率只有40%左右。而刀片电池通过大电芯和去模组，达到体积利用率 60%。 尽管磷酸铁锂比能量明显低于三元材料，刀片电池通过大幅度节省空间，仍然成功使其体积能量比与三元电池相当。从具体数值来看，刀片电池能量密度 140Wh/kg，较传统磷酸铁锂电池增加大约 9%，体积能量密度 320Wh/L，相较增加 50%以上。
此外，电池系统零部件数量减少 40%以上，成本下降 30%以上。再叠加电芯表面积的增加使得整体散热性能更好，以及磷酸铁锂安全性的天然优势，刀片电池成为优雅而有竞争力的产品。
宁德时代：麒麟电池（CTP 3.0）
2019 年末，宁德时代推出第一代 CTP 电池，带动电池体积利用率首次突破 50%。相较传统电池包，该产品做到体积利用率提高了 15%-20%，零部件数量减少 40%，生产效率提升了 50%；在能量密度上，传统的电池包能量密度大多处在 140-150Wh/kg，CTP 电池包能量密度则可达到 200Wh/kg 以上。 今年 6 月 23 日，宁德时代推出的 CTP3.0 技术麒麟电池的系统集成度更是创全球新高，体积利用率超 72％，能量密度达 255Wh/kg。
创新重点之一是高度集成化的三合一弹性夹层，将结构梁（纵横梁）、隔热垫和水冷板替换为弹性夹层，布置在每排电芯间，同时起到结构支撑、冷却散热、电芯隔热和膨胀缓冲四个功能。 大多数电池方案下，我们在电池包上盖或下壳体处铺设冷板，在电芯之间陈列导热材料将热量传导至上下端（正如本报告中提到的大众 ID.3 电池包、孚能科技的一种模组）。横向对比，麒麟电池的水冷板（弹性夹层）竖直放置于电芯之间，大幅增加了换热面积、提高了放热性能。进一步说，较好的放热性能支持下，我们才能够放心地发展快充。据宁德时代报告，麒麟电池可以做到 4C 快充技术，实现 5 分钟热启动、10 分钟快充至80%。
其他企业的 CTP 技术
蜂巢能源的 CTP 技术既有无模组方案，也有大模组方案。与传统 590 模组相比，CTP 第一代减少 24％的零部件数量，第二代在第一代的基础上提升 5－10％重量成组效率、提升 5%空间利用率、减少零部件数量 22％。 捷威动力的积木电池是基于软包大模组的概念，通过不同电池厚度、长度、宽度尺寸的变化提高空间利用率，实现电芯在电池包内以搭积木的形式排列。在电芯宽度一定的情况下，积木电池能够提升 8%-12%体积利用率、下调 10%-15%成本。 远景动力的软包 CTP 预计 2024 年量产，可以做到同等空间内电池容量增加一倍、续航延长至 1000km。
思考与讨论
1. CTP 技术本质上是缩减了模组环节，使得留给电芯本身的空间得以增加，进而可以通过直接增加电芯数量增加电池能量；减少了零部件，进而降低了成本，也有助于整车轻量化，能够进一步拉高了电池能量密度。 主要缺点有二：（1）电芯一致性的要求提高了——电池性能遵循木桶短板原理，性能最差的电芯会直接影响整体性能。传统模组结构下，每一个模组都是一个整体，而在CTP 结构下，整个电池包才是一个整体，因此，当单个电芯出现故障时，我们不得不更换整个电池包而非某个模组。从这个层面来说，对电池生产和管理的要求变高了，维护良率的成本也变高了。（2）电池包层面的开发灵活性受到了限制——不同车型对电池包的要求也不尽相同，但电池包与电芯紧密挂钩后，定型后再做改动的成本就会明显上升。 2．CTP 结构能够与磷酸铁锂材料完美结合，使电池达到成本、安全、能量密度三方面的最优解，CTP 技术的推广一定程度上也带动了磷酸铁锂电池渗透率的攀升。2020 年之前因为补贴政策对能量密度的追求，三元电池在市场上表现强势，但由于电池稳定性较差也发生了不少安全事故。而补贴逐渐退坡，三元电池失去了一大推动力。正是在这样的背景下，宁德时代的 CTP 技术和比亚迪的刀片电池应运而生。 3. CTP 的出现有两大影响：（1）使中国企业在德国主导的电池包集成技术领域抢夺了先机——如前所述，电池集成技术第一阶段中，模组进化的趋势是往标准化的大模组发展，而 CTP 实际上加速了这一迭代的速度，采取了更激进的集成方法。（2）让电池企业在整车厂主导的电池包集成技术领域增强了话语权——随着 CTP 技术的推广，电池企业从生产电芯转为生产电池包，在产业链的电池包环节与整车厂直接竞争抢夺市场。
2.3、CTC（电池底盘一体化）
CTC 技术发展情况
CTC 技术已经出现在很多新能源车企的技术路线中。目前特斯拉、零跑、比亚迪三家已率先公布了各自的 CTC 方案；宁德时代预期将在 2025 年前后正式推出；大众集团、沃尔沃、上汽集团、捷威动力等多家企业也在该领域加速布局。 CTC（Cell to Chassis）本质上就是将电芯直接集成在地板框架内部，即车身地板和底盘的一体化设计。这将在根本上改变电池的安装形式，相当于电池被重新布局。
该技术将电池作为车身结构的一部分，连接前后两个车身大型铸件，取消原有座舱底板，座椅直接安装在电池上盖上。性能提升来看，新结构可以减少 370 个车身零部件，为车辆降低 10%车身重量，增加 14%续航里程，降低 7%度电成本。此外，还可以灵活调整车辆的质心高度，因为适当降低质心高度有利于提高汽车的操纵稳定性。当然，如果底盘需要维修，成本也会明显升高。 也有不少关联技术为 CTC 结构的实现提供了助力。（1）结构粘合剂成为了重要的一环，用以将电芯黏合在上下盖板上，并作为阻燃剂一定程度上可以维持电池安全。这样的结构反而更加坚固，有利于整体安全。（2）一体化压铸技术将前车身、底盘电池包和后车身等多个部分直接压铸成车身，在大幅减少生产环节的同时（CTC 配合一体化压铸可以节省 370 个零部件，为车身减重 10%，将度电成本降低 7%），也能做到更强的密封性。（3）4680 大电池在增加单体电池容量的同时，也减少了所需的电芯数量，一定程度上降低了对 BMS 的要求，使得 CTC 方案更加可行。
比亚迪：CTB
比亚迪海豹车型采用的是 CTB（Cell to Body）电池车身一体化技术，是用电池包上壳体替代车身底板。对比来看，CTP 技术是电池的三明治结构，将电池分为电池上盖、电芯、托盘三个层面，CTB 则是整车的三明治结构，将整车车身分为车身地板集成电池上盖、电芯、托盘三个层面。据比亚迪汽车工程研究院院长廉玉波数据，比亚迪 CTB 电池系统的体积利用率可提升至 66%。
CTB 与 CTC 起名略有不同（CTC 是 Cell to Chassis，电池底盘一体化）。我们认为二者都是电池与整车的集成方式，本身 CTC 名字下不同方案表现形式也各不一样，因此我们将它二者放在一起讨论。起名不同或为将来的发展提供了一些想象空间，正如比亚迪刀片电池的专利中所说，包体可以是形成在电动车上任意适当位置的、用于安装单体电池的装置，也就是说，并不一定局限于电动车底盘上。 有观点认为，CTB 装配方式更像是 CTP 的拓展，是将电池包集成进底盘，而非将电芯集成进底盘，或许可以定义为 PTC（Pack to Chassis）。也正因如此，对比其他的CTC 方案，比亚迪的 CTB 方案可拆卸性强，电池维修相对便利，且保留了换电可能性。
零跑：CTC
零跑汽车在今年 4 月发布了 CTC 方案，应用于车型 C01，该车型已在今年 7 月进入了工信部的新能源汽车推广应用推荐车型目录（2022 年第 6 批）。 据零跑资料显示，这套 CTC 方案可以使电池布置空间增加 14.5%，车身垂直空间增加10mm，零部件数量减少 20%，结构件成本减低 15%，整车刚度提高 25%，综合工况续航增加 10%。还拥有极强的扩展性，可兼容智能化、集成化热管理系统，未来可兼容800V 高压平台，支持 400kW 超级快充等。
相较于特斯拉和比亚迪，零跑 CTC 的不同之处主要有两点：（1）实现了无电池包化，通过重新设计电池承载托盘，使下车体底盘和电池托盘结构耦合，而前二者是制作了完整的电池包，再将电池包上盖用作车身底盘；（2）保留了模组环节，采用了“电芯-模组-底盘”的模式。 有评论认为，这更像是一个试探性的过渡方案，但从效益来看，零跑这套 CTC 方案还是有效提升了车辆的综合性能表现。
其他企业
大众集团在 2021 年 Power Day 发布会上透露，正在自研标准电芯（Unified Cell），同时也提出将自研 CTP、CTC（Cell to Car）技术，预计未来有望推出结合了标准电芯与CTP、CTC 技术的车型。 沃尔沃在 2021 年 Tech Moment 发布会上透露了下一代动力电池技术的 CTC 方案，将电芯与上下壳体组成一个三明治结构，并用上壳体充当乘员舱地板。 捷威动力与悠跑科技也达成合作，共同开发 CTC 电池系统。而悠跑是一家 To B 的滑板底盘硬件企业，他们认为，滑板底盘可能更适合采用 CTC 技术。
思考与讨论
1.直观来看，CTC 的优点是高度集成化、减少零部件数量和总装工艺，能够进一步化繁为简、降本增效。在电池包与车身分离制造的情况下，我们需要用螺栓等零件连接电池包上盖与车身底盘，这就不可避免使得电池与车身之间留有空隙，也相对使用了较多的零件。CTC 则将地板面板和电池包上盖合二为一，减少了二者之间的缝隙和连接所需零件，而电芯既是为整车提供动能的来源，也是增加底盘刚性的结构件。 正如马斯克举的例子，原本飞机的构架是把燃料箱放在机翼之中，但为了更大程度地利用空间，我们可以拿掉燃料箱、直接用机翼来储存燃料。 CTC 结构的困难和挑战则主要在三个方面：（1）对电池零部件的要求更高了。电芯在没有模组和电池包结构保护的情况下直接集成进底盘，必然导致我们对电芯一致性的要求再次提高。与之对应，我们需要更高难度的电池热管理技术来维持电池系统温度一致性，更智能的 BMS 来监控管理电池的使用，更精准的（采用 AI 技术和机器视觉的）智能制造设备在制造过程中保证更好的质量管控。 （2）维修的便利性降低了。由于电池和底盘的一体设计，拆装“电池包”将涉及更多的整体结构件，例如需要拆除座椅横梁等；而电池内部，电芯之间往往填充了树脂材料，因此难以更换单个电芯。在此基础上，就目前来看，CTC 方案对换电模式是不够友好的。（3）主机厂和电池厂的制造业务必须有所融合。主机厂不能单纯采购电池包，而是需要更多地具备电芯、三电系统相关的设计和集成能力，相当于主机厂需要在更早期的环节就开始车型的整体设计；电池厂也不再是止于供应电池，还需要对车身底盘设计有更多的涉猎。
2. CTC 与滑板底盘技术的理念相合，CTC 概念的出现一定程度上助推滑板底盘重新获得大量关注。海外有 Canoo、Rivian、Arrival 等，国内悠跑科技、易咖智车等企业入局竞争。
滑板底盘与非承载车身结构相似，有一套专门独立的车架（“大梁”）来承托电驱系统、电池、悬架、热管理系统和电子电气架构。也就是说，滑板底盘内如果装载电芯，电芯将不需要承担过多载荷，因此技术难度较小，较易实现。 此外，滑板底盘结构下，车身和底盘分离，上下车体可以进行独立研发和制造，一方面可以高效缩短新车型开发周期，另一方面也便于整车厂将底盘相关的硬件外包出去，集中力量于自动驾驶、智能座舱等关键领域。 就滑板底盘的应用市场而言，至少是当下，相比底盘技术炉火纯青的头部玩家，资金不充裕的尾部玩家更愿意外包底盘，相比 C 端，B 端企业（园区、物流等低速自动驾驶场景）对滑板底盘需求更明显。
2.4、小结与思考
1．模组结构、CTP、CTC 三种技术从集成化程度、对电池性能的影响来看都是逐步递进的，整车结构逐步简化、空间利用率逐步提升。
2. 我们梳理了各家企业的电池包方案，在具体设计和制造中，各个企业都有着各自的着力点和侧重点。 CTP 产品来看，首先不同产品的无模组化程度不同。宁德时代第一代 CTP 电池采用大模组结构，第二、三代无模组，刀片电池采用的是无模组结构。 麒麟电池对比 4680 和刀片电池也有明显不同之处。麒麟电池聚焦结构设计上的创新，并未在电芯的规格上做出改动，而 4680 和刀片电池都扩大了电芯容量。也正是因为这样，麒麟电池为大多数采用方形电芯且化学体系上处于无法持续提升境地的车企指出了一条可观的技术路径。
