麒麟電池的設(shè)計

前幾日寧德時代的吳凱總，在2022世界動力電池大會上確認寧德時代即將發(fā)布CTP3.0電池（麒麟電池），這個被屢次提到的產(chǎn)品，即將成為落地的產(chǎn)品。我想探討下這個產(chǎn)品的設(shè)計和怎么做到極速、無損和安全等特點，這個設(shè)計和4680、刀片和魔方電池的關(guān)系，也需要比對一下。

▲圖1.麒麟電池的示意圖

Part 1

麒麟電池的設(shè)計

這個基本的情況我們介紹過了：

方殼平臺電芯模塊，兼容LFP和NCM，其實和后續(xù)錳系的M3P也是兼容的，成組率高，如果300Wh/kg的電芯做到250Wh/kg，成組率為83.3%，實際電芯可能做到個285-290Wh/kg的樣子，意味著成組率實際是87.7%左右。

從目前發(fā)布的信息來看，麒麟電池是使用平板化的托盤，去除箱體上的縱梁或橫梁，采用低膨脹的電芯，配合電芯本體來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的需求。

▲圖2.麒麟電池給出的數(shù)據(jù)圖是10列，120個電池

按照目前的示意圖，給出的是10列120個電池的設(shè)計，在兩塊電芯的中間加水冷鈑，使相鄰兩塊電芯的熱傳導(dǎo)降低，不會出現(xiàn)熱失控。這種設(shè)計有點類似4680的排布方式，我們把它放在一起就能很清楚的展示出來兩者的設(shè)計共通性。我比較好奇，由于4680采用的是空氣間隙，方殼電池在側(cè)邊可能也需要用氣凝膠進行隔離，但是由于大面直接和水冷板接觸，在開啟熱管理以后，可以承受更多的熱量。在高鎳摻硅體系下，整個設(shè)計的效果如何可能需要等到落地以后才能看得到，比較期待。

▲圖3.4680電池和方殼電池的比較

在熱失控考慮中，麒麟電池也是和魔方一樣，可以最多犧牲兩顆電芯，側(cè)邊隔熱是比較成熟的方案了。

▲圖4.熱失控的考慮

而且同時可以考慮400V和800V，800V的情況下電池厚度縮減一半，設(shè)計相似可滿足高壓快充，4C充電不是難事，明年即可在市場上看到。但是這個我們估算下，如果考慮800V設(shè)計，這個列數(shù)大概要增加到18列，也就是按照下表所示，也就是要把電芯變薄，水冷板多加一些。并且在4C下，可能要在底部繼續(xù)保持水冷板的設(shè)計，才能有效降低散熱。

▲表1.電芯數(shù)量和電池電壓估算

從壽命角度來看，由于電池之間沒有直接接觸，可極大提高電池壽命，水冷鈑具有緩沖作用。這個其實在魔方電池里面有過嘗試，兩顆電池通過下面的底板和上面的蓋板壓住，只要考慮生命周期膨脹8%。在麒麟電池里面，電池也是類似這樣的考慮，由水冷板來做隔斷。

▲圖5.對比壽命的設(shè)計考慮

當(dāng)然，從成租效率來看，四是比能量高，麒麟電池可提高利用空間，磷酸鐵鋰系統(tǒng)能量密度160wh/kg，三元高鎳可達250wh/kg，較4680電池多裝13％的電量。我其實覺得目前麒麟電池這么設(shè)計，有點把刀片電池切成6段，然后通過粘膠的方式和水冷板粘在一起，通過這種電池做成“帶魚”一樣的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電池包的強度。

由于目前國內(nèi)的短刀、長刀普遍取消了梁，兩種刀是采用自身的長殼體粘住的效果。而麒麟電池，把電池的寬度做長，按照目前來看電池寬度大約在1.1米有效布置距離，電芯的寬度折算下來為183mm左右。

▲圖6.麒麟電池和刀片電池的對比

Part 2

寧德時代的設(shè)計迭代

寧德時代第三代CTP 我們可以回顧下：

▲圖7.設(shè)計迭代

●第0.5代CTP的原型 ：這個在北汽上第一個首發(fā)，好像沒有很好的效果。

●第1代CTP（乘用車） 借鑒大巴上的解決方案，有點類似定制大模組的意思（顛覆VDA355模組），在原有的模組結(jié)構(gòu)上重組大小，然后去掉模組的側(cè)板，用綁帶來替代，這樣可以減輕重量，提高成組率。

●第2代CTP 優(yōu)化掉模組的兩個端板（起到加壓的作用），利用電池箱體上的縱橫梁來代替端板，最大程度使用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計并且不去破壞電池殼體的強度。

第3代CTP也就是麒麟電池。

小結(jié)：在全球的電池企業(yè)中，寧德時代擁有最多的工程師和電芯工程師，我覺得那么多客戶也是有利有弊的，好處就是每個客戶的設(shè)計，很多共通的地方可以有效的轉(zhuǎn)移做更好的方案，當(dāng)然這里最大的特點還是要抓大放小。

審核編輯 ：李倩