必威电竞|足球世界杯竞猜平台

麒麟電池
來源:互聯網

麒麟電池(Qilin Battery)為寧德時代2022年6月23日發布,采用第三代CTP(Cell to Pack)技術的電動汽車電池,面向高端電動車,于2023年3月21日量產上市。

麒麟電池,作為第三代CTP技術,電池包體積利用率從第一代的55%提升到72%,能量密度255 Wh/kg,可實現整車1000公里續航,10分鐘快充至80%。在相同化學體系、同等電池包尺寸下,其電量相比4680系統可提升13%。

可同時適用當下主流的三元鋰和磷酸鐵鋰兩種體系。具體來看,其正極采用高鎳三元或磷酸鐵鋰材料,負極使用碳包覆人造石墨與硅基復合材料。相比前兩代CTP技術,麒麟電池完全取消模組形態設計,開創性地將橫縱梁、水冷板與隔熱墊合三為一,集成為多功能彈性夾層,將電芯組成一體化能量單元,并獨創電芯倒置方案,使電池包體積利用率突破72%。并通過冷卻結構上的優化,使得電池安全性、壽命、快充性能以及比能量密度進一步提升。

2022年6月23日,寧德時代舉行“麒麟電池,推陳出新”第三代CTP技術新聞發布會,發布CTP3.0麒麟電池。2023年3月21日,寧德時代宣布麒麟電池已開始量產,首批合作廠商包括吉利、華為

技術演進

2019年起,以寧德時代CTP(Cell to Pack,無模組動力電池包)1.0技術為代表,各大動力電池企業和車企相繼推出去模組化、集成化的系統結構創新以推升動力電池的空間利用率和能量密度。

系統結構創新大致可分為CTP、CTB、CTC三種。其中,CTP為電池包技術,而CTB(Cell to Body,電池車身一體化技術)、CTC(Cell to Chassis,電池底盤一體化)則為整車技術。

寧德時代第一、二代CTP的設計方案本質上用大模組替代小模組,但仍保留模組形態布置。相較于傳統“電芯-模組-電池包”三級結構,所謂的CTP技術,是省去或減少模組組裝環節,將電芯直接集成至更大的模組或電池包,最終達到提高系統層級能量密度、降低成本的目的。

2022年6月23日,寧德時代發布了第三代CTP(Cell to Pack)電池,麒麟電池。相比前兩代CTP技術,麒麟電池完全取消模組形態設計,并通過冷卻結構上的優化,使得電池安全性、壽命、快充性能以及比能量密度進一步提升。

發展歷程

第一代:三元鋰電池

寧德時代的主要優勢是三元鋰電池,麒麟電池便是其中之一。

2005年,寧德時代選擇三元鋰電池作為技術突破方向。得益于押對技術,早些年前寧德時代彎道超車,甩開老前輩比亞迪,成為中國動力電池一哥,并于2017年登頂全球動力電池老大,直到現在。

三元鋰電池一般指正極材料為 NCM 或 NCA 的電池,即鉆錳或鎳鉆鋁電池。這三種金屬元素各自起到的作用如下:鎳可以提升電池的體積能量密度,是提升續航里程的主要突破口;鈷可以提升穩定性和延長電池壽命,提高電池的充放電速度和效率;錳/鋁則是提高電池的安全性和穩定性。

實際應用中,根據具體需求可以適當調整三者的混合比例來讓鋰電池表現出不一樣的特性。

目前國內多數使用的三元鋰電池主要是鎳鈷錳( NCM )電池。

三元鋰電池優勢在于能量密度更高、體積小、低溫環境下充放電性能更穩定。痛點在于熱穩定性偏差、循環壽命略短、成本高,在極端高溫環境下容易爆燃。

雖說這是三元鋰電池特性,但各家電池廠的三元鋰電池表現也分高低。

相較其它電池廠,寧德時代三元鋰電池在保證優秀性能的同時,品質更為出眾,為各主機廠、終端用戶所青睞。

中國汽車動力電池產業創新聯盟提供的數據顯示,1-7月,寧德時代三元鋰電池裝機量累計36.19GWh,行業占比61.82%,可以說“獨孤求敗”。

第二代:鈉離子電池

2021年7月29日,寧德時代正式對外發布其第一代鈉離子電池。同時,發布亮相了創新的鋰鈉混搭電池包。寧德時代鈉電池已應用在奇瑞新能源車上,成為主流市場上的高性價比選擇。

鈉離子電池有著與鋰離子電池相似的工作原理,主要通過鈉離子在正負極之間的嵌入、脫出實現電荷轉移,并且有取代鋰電之勢。

在正極材料方面,鈉電池采用克容量較高的普魯士白材料,對材料體相結構進行電荷重排。在負極材料方面,寧德時代開發具有獨特孔隙結構的硬碳材料,其具有克容量高、易脫嵌、優循環的特性。

基于材料體系的一系列突破,鈉離子電池具備高能量密度、高倍率充電、優異的熱穩定性、良好的低溫性能與高集成效率等優勢。其電芯單體能量密度高達160Wh/kg;常溫下充電15分鐘,電量可達80%以上;在-20°C低溫環境中,也擁有90%以上的放電保持率;系統集成效率可達80%以上;熱穩定性遠超國家強標的安全要求。

此外,鈉成本足夠低。鋰在地殼中屬于十分稀缺的一種資源,雖然海水中鋰元素含量很多,不過提取起來步驟復雜,且需要付出的成本高昂,但鈉不僅在海水中的含量更勝一籌而且提取簡易,與鋰離子電池呈現相互兼容互補之勢。

既然鈉離子電池有如此多的優點,為什么商用還是被制衡,主要有以下原因:

1、相較鋰離子,鈉離子體積較大,在材料結構穩定性和動力學性能方面要求更嚴苛;

2、循環壽命短,磷酸鐵鋰電池循環壽命可達6000次左右,三元鋰電池循環壽命可達3000次左右,但是鈉離子電池的循環壽命僅1500次左右;

3、能量密度低:能量密度僅160wh/kg,但是磷酸鐵鋰電池能量密度可以達到200wh/kg。簡單點來說相同重量的電池,鈉離子電池續航里程遠不及磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。

目前,鈉電池給大家的印象是安全,不自燃。但根據一些博主從網上購買鈉電池做的測試來看,穿刺后的鈉電池依舊會冒煙、著火,乃至爆炸。至于寧德時代鈉電池的裝車表現如何,還需再觀察。

第三代:麒麟電池

2022年5月,寧德時代董事長曾毓群在網上業績發布會上稱,計劃于2022年二季度正式發布麒麟電池;2022年6月23日,寧德時代發布CTP3.0麒麟電池,作為第三代CTP技術,電池包體積利用率從第一代的55%提升到72%,能量密度255 Wh/kg,可實現整車1000公里續航,10分鐘快充至80%。

2022年12月30日,麒麟電池被美國《時代》周刊(TIME)評為2022年度最佳發明。

2023年3月21日,寧德時代宣布麒麟電池已確認量產,首批合作廠商包括吉利、華為。其中,極氪009為麒麟電池全球量產首發車型,創造中大型MPV 822km續航記錄;極氪001為全球首款搭載麒麟1000公里電池的量產車型,將于2023年二季度推出。AITO問界M9搭載麒麟版車型續航預計將提升10%,并與寧德時代簽署五年長期戰略合作協議。

2023年6月1日,寧德時代介紹,搭載寧德時代CTP3.0麒麟電池的極氪001千里續航套裝(CLTC綜合工況續航里程1032公里)已在寧德時代總部完成交付。

特點

相比前兩代CTP技術,第三代麒麟電池完全取消模組形態設計,并通過冷卻結構上的優化,使得電池安全性、壽命、快充性能以及比能量密度進一步提升。

相比于市場上的其他電池,麒麟電池的特點主要有:

1、可實現4C快充倍率,支持5分鐘快速熱啟動,及10分鐘快充;

2、能量密度高,體積利用率高:系統能量密度為255Wh/kg,體積利用率達到了72%;

3、續航里程長,支持1000km續航里程。

結構

結構創新

寧德時代第三代CTP技術,其取消了橫縱梁、水冷板、隔熱墊原本各自獨立的設計,集成為多功能彈性夾層,使得體積利用率達到了72%,能量密度達到了255wh/kg,在相同的化學體系、同等電池包尺寸下,麒麟電池包的電量相比4680系統提升13%。搭載麒麟電池的車型續航里程超過1000km。

在業內人士看來,寧德時代的麒麟電池,是電池包結構創新和電芯材料創新的結合體。相較于傳統“電芯-模組-電池包”三級結構,所謂的CTP技術,是省去或減少模組組裝環節,將電芯直接集成至更大的模組或電池包,最終達到提高系統層級能量密度、降低成本的目的。寧德時代第一、二代CTP的設計方案本質上用大模組替代小模組,但仍保留模組形態布置。

麒麟電池完全取消模組形態布局,開創性地將橫縱梁、水冷板與隔熱墊合三為一,集成為多功能彈性夾層,將電芯組成一體化能量單元,不僅具備支撐、水冷、隔熱、緩沖四大功能,也極大地提升了電池系統集成效率。多功能彈性夾層設計也可在電芯膨脹時起到一定緩沖作用,相比電芯貼電芯的設計,電池循環壽命延長。

安全性

在安全性方面,由電芯與多功能彈性夾層組成的一體化能量單元,在垂直于行車方向上構建了更穩固的受力結構,提高電池包結構強度與抗沖擊能力,使新能源汽車的安全性就能得到大幅提高。

麒麟電池重塑空間結構,獨創底部空間共享方案,將結構防護、高壓連接、熱失控排氣等功能模塊進行智能分布,釋放了6%的能量空間。

冷卻技術

寧德時代首創電芯大面冷卻技術,使麒麟電池換熱面積擴大四倍,控溫時間縮短一半,支持5分鐘熱啟動及10分鐘快充。此外,在極端情況時,電芯可急速降溫,有效阻隔電芯間的異常熱量傳導并有效避免電池非正常工作溫度造成的不可逆損傷,并可實現全化學體系的熱穩定、熱安全提升。

優勢&劣勢

優勢

電池能量密度和安全性能顯著提升

通過高集成的結構設計,麒麟電池的體積利用率提升到72%,能量密度也因此得到顯著提升。三元體系的麒麟電池系統能量密度可達255Wh/kg,磷酸鐵鋰體系可達160Wh/kg。同時安全性能和快充性能也得到很大提升,導熱性能提升了50%,可以做到4C快充的情況下(從10%充到8O%SOC只需要10分鐘)安全無熱擴散。在相同的化學體系、同等電池包尺寸下,麒麟電池包的電量,相比4680系統可以提升13%。

三合一水冷板結構創新

麒麟電池創新地將橫縱梁、水冷板與隔熱墊三合一集成為多功能彈性夾層,提高了電池包內部整體的空間利用率。在夾層內搭建微米橋連接裝置,使得夾層可以隨著電芯的形變進行自由伸縮,提升電芯全生命周期可靠性。而電芯與多功能彈性夾層組成的一體化能量單元,在垂直于行車方向上構建更穩固的受力結構,提高了電池包抗振動、沖擊能力。同時,將水冷板置于電芯之間,使換熱面積擴大四倍,電芯控溫時間縮短至原來的一半。麒麟電池還獨創了底部空間共享方案,將結構防護、高壓連接、熱失控排氣等功能模塊進行智能分布,釋放了6%的能量空間,也能滿足底部球擊等國標電池安全測試要求。

劣勢

由于取消模組限制,一體化、大容量也給麒麟電池帶來以下劣勢:

1、將電池組與底盤進行一體化操作,導致無法換電;

2、一旦單個電芯發生故障,就會涉及到更換整個電池包,而不是之前只需更換某一個模組,維修成本會大幅增加;

3、為了實現麒麟電池的快充屬性,搭載該電池的新能源汽車需要專用充電樁,充電樁的普及率又將帶來新的問題。

不過,存在的劣勢并不影響其高端的定位。在已經量產的長續航車型中,麒麟電池幾乎是“天花板”級別的存在。

應用

麒麟電池CTP電池包因為沒有標準模組限制,可以用在不同車型上,使用廣泛。

2023年,吉利旗下高端品牌極氪已搭載麒麟電池,理想、問界等多品牌也將陸續搭載使用麒麟電池。理想首款純電車型將搭載寧德時代4C麒麟電池,并提供800V超充的解決方案,實現充電10分鐘,續航400km。此外,寧德時代與SERES也已官宣麒麟電池將落地AITO問界系列新車型,雙方已簽署五年長期戰略合作協議。

2023年3月21日,寧德時代向媒體透露其第三代CTP電池,麒麟電池已經實現量產。隨后,極氪[kè]汽車表示在麒麟電池量產后1-2個月左右,作為麒麟電池的全球量產首發車型,純電中大型MPV極氪009預計將在今年第二季度交付。根據極氪官網的信息,搭載140kwh麒麟電池的極氪009ME版的CLTC綜合工況續航里程可以達到822km,電量從10%充到80%只需要28分鐘。

麒麟電池的概念最早是由寧德時代在2022年提出的,新一代CTP電池完全取消了模組形態設計,并通過冷卻結構上的優化,使得電池在安全性、快充性能以及能量密度上進一步提升,在相同的化學體系、同等電池包尺寸下,麒麟電池包的電量相比4680系統提升13%。

如今麒麟電池的成功落地對于新能源汽車上下游而言意義重大,一方面將電池包結構創新技術推向了新的高度,為之后的CTC奠定了良好基礎。另一方面,它也很好地解決了純電動車的核心痛點——里程焦慮和安全問題,將有助于新能源車的進一步普及。寧德時代董事長曾毓群,在2023年3月24日舉行的業績說明會上曾提到:“無麒麟不高端,高質量發展高端車型將來都是麒麟的優質客群。麒麟具有極大的快充、安全、能量密度等優勢。”2024年3月28日,麒麟電池全能系列首發落地小米SU7 MAX車型,動力儲備超1000馬力,搭載4倍散熱面積及55℃無熱蔓延技術。

參考資料 >

CATL Qilin Battery: The 200 Best Inventions of 2022.TIME.2023-08-23

科技品牌.寧德時代新能源科技股份有限公司.2023-08-23

誰在卡位動力電池創新時代——第一財經《2023年度動力電池創新全景報告》發布.第一財經.2023-08-23

獨家丨寧德時代麒麟電池已量產,同體積比4680電量高13%_能見度_澎湃新聞-The Paper.澎湃新聞.2023-08-23

寧德時代:“王城”內的隱憂.新浪網.2023-08-23

寧德時代:麒麟電池量產首發極氪009車型正式交付.環球網.2023-08-23

寧德:四大主導產業發展亮點紛呈.寧德市人民政府.2025-05-03

寧德時代麒麟電池已量產,同體積比4680電量高13%.新浪網.2023-08-23

寧德時代電池技術研判.OFweek鋰電網.2023-08-23

搭載寧德時代CTP3.0麒麟電池的極氪001千里續航套裝完成交付.今日頭條.2025-07-21

極氪為寧德時代麒麟電池量產首發品牌 極氪009為量產首發車型.易車網.2023-08-23

2022世界動力電池大會綠色低碳出行展覽會十大展品亮點不容錯過.四川發布.2025-05-23

賽力斯與寧德時代達成深化戰略合作協議 麒麟電池將落地問界系列新車型.賽力斯集團.2023-08-23

曾毓群:寧德時代不會去造車,對新能源車快速增長抱有信心.澎湃新聞.2023-08-23

生活家百科家居網