首席科學(xué)家吳凱：麒麟電池不將水冷板放在底部，而是插入電芯間，水冷效果極大加強(qiáng)，好處為：1）大幅提高安全性，水冷板附加隔熱作用，可實(shí)現(xiàn)無熱擴(kuò)散；2）提升快充性能，電芯雙面水冷，4C充電產(chǎn)品23年亮相；3）提升循環(huán)壽命，電芯加緊后壽命會短一半，也就是放松一點(diǎn)的話，循環(huán)壽命能長一倍，水冷板附加緩沖作用；4）提高比能量：水冷、隔熱、緩沖功能三合一，空間得到大幅節(jié)省，磷酸鐵鋰可達(dá)160Wh/kg、290Wh/L，三元高鎳可達(dá)到250Wh/kg，450Wh/L，比4680多裝13%的電量。
水冷板代替電池包橫縱梁，疊加雙層冷卻通道設(shè)計(jì)，同時(shí)具備支撐、水冷、隔熱、緩沖四大功能。此外電芯采取雙排背對背方式側(cè)立排布，因此可放入更多電芯，更有利于快充技術(shù)，同時(shí)安全性、體積利用率大幅提升。
根據(jù)寧德時(shí)代專利“箱體結(jié)構(gòu)，電池及用電裝置”，授權(quán)公開號：CN216648494U，我們可發(fā)現(xiàn)麒麟電池包的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，其主要創(chuàng)新如下：
1.?方殼電芯采取背對背側(cè)立方式排布于箱體內(nèi)，而非原本直立方式，可放入更多單體電芯，更有利于快充，提高體積利用率；
2.?冷卻板替代橫縱梁，使支撐、冷卻、隔熱、緩沖功能四合一，有效提升空間利用率。新冷卻板以加強(qiáng)體的方式插入電池排間，同時(shí)連接上蓋和下箱體，起到傳統(tǒng)橫縱梁支撐保護(hù)作用；兩排電芯共享一個(gè)冷卻通道，相比一排電芯使用一個(gè)水冷板，減少冷卻板數(shù)量，降低BOM成本，有輕量化的效果，更有利于快充時(shí)散熱；立式冷卻板打造橫向相對隔離空間，縱向電芯間有膨脹補(bǔ)償片+絕熱氣凝膠，有效隔熱實(shí)現(xiàn)“零熱失控”；冷卻板采用內(nèi)外兩層冷卻通道，可吸收電池充放電及老化時(shí)產(chǎn)生的膨脹，減少電池單體擠壓，提升電池循環(huán)壽命；此外新水冷板轉(zhuǎn)移至箱體內(nèi)部，可避免因碰撞易出現(xiàn)破損而導(dǎo)致漏液風(fēng)險(xiǎn)。
3.?下箱體有定位/限位槽，用于冷卻板的安裝及電芯組的固定，該設(shè)計(jì)可提高電芯組安裝穩(wěn)定性，避免相互碰撞損壞，但仍需導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠保證強(qiáng)度及優(yōu)化散熱。
來源：寧德時(shí)代專利 注：127/128分別為冷卻板進(jìn)水口/出水口
根據(jù)寧德時(shí)代專利“水冷板組件、水冷系統(tǒng)、電池及其箱體以及用電裝置”，申請公布號：CN114497826A，我們可發(fā)現(xiàn)麒麟冷卻板結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，其主要創(chuàng)新如下：
水冷板具有內(nèi)外兩層冷卻通道，采用口琴管方式，其中外層和內(nèi)層冷卻通道中的一者為液冷通道，另一者為非液冷通道（如外層液冷，內(nèi)層風(fēng)冷），非液冷通道由于不填充冷卻液，通道壁可以適當(dāng)朝內(nèi)變形，吸收電池單體膨脹，避免電池單體擠壓損壞。
第一代CTP到最新的第三代麒麟電池，電池包體積利用率從55%提升至67%。
CTP1.0：去掉模組的側(cè)板，轉(zhuǎn)而用綁帶來替代，代表車型北汽EU5。
CTP2.0：再去掉模組的兩個(gè)端板，利用箱體上的縱橫梁來代替端板，代表車型蔚來75度。
CTP3.0：進(jìn)一步去掉箱體上的縱橫梁，利用兩個(gè)電芯之間的夾板和電芯本體來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的需求。
麒麟電池水冷板放置與特斯拉4680電池類似，都是在電芯間夾水冷板，但特斯拉水冷板無需起支撐作用。大圓柱間散熱空間更大，上方還有額外一層水冷板，因此特斯拉CTC散熱效果好于麒麟電池，疊加全極耳設(shè)計(jì)，非常利于快充設(shè)計(jì)，但空間利用率肯定要低于麒麟電池。
表 ?寧德麒麟電池與大圓柱ctc、比亞迪ctb對比
比亞迪CTB采用上層直冷板設(shè)計(jì)，且電芯間無冷卻設(shè)計(jì)，因此其冷卻效果劣于麒麟電池，不利于電池快充時(shí)散熱。比亞迪CTB仍保留提供強(qiáng)度/剛度的橫向鋼梁，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好于麒麟電池，但體積利用率更低。
魔方電池是上汽和寧德合作產(chǎn)品，麒麟電池和魔方電池相似度較高，均采用立式冷卻結(jié)構(gòu)，但魔方電池采取雙電芯躺式布局而非麒麟的側(cè)立布局，上下電芯間沒有膨脹補(bǔ)償片+絕熱氣凝膠的隔離層，無法做到真正無熱擴(kuò)散，因此麒麟電池控制熱擴(kuò)散效果更好。魔方電池垂直方向厚度更薄，但其體積利用率低于麒麟電池。
圖表：魔方電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
1）結(jié)構(gòu)進(jìn)一步創(chuàng)新，公司認(rèn)為可進(jìn)一步競爭力，23年有望放量：麒麟電池的水冷板替代電池包橫縱梁，疊加雙層冷卻通道設(shè)計(jì)，同時(shí)具備支撐、水冷、隔熱、緩沖四大功能。此外電芯采取雙排背對背方式側(cè)立排布，因此可放入更多電芯，整體安全性、快充性能、循環(huán)壽命及比能量得到較好提升。麒麟電池是公司在現(xiàn)有的方形電池技術(shù)路線下，通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，進(jìn)一步提升電池性能重要方式，鐵鋰+麒麟電池可與刀片電池競爭，高鎳三元+麒麟電池可與4680競爭。公司此前表示，將在2023年量產(chǎn)符合無熱擴(kuò)散要求、續(xù)航里程可達(dá)1000km的麒麟電池。
2）麒麟電池對電芯結(jié)構(gòu)要求提升、對水冷板需求增加：由于成組極簡化，對電芯本身安全性要求提高，對結(jié)構(gòu)件的安全件（如防爆閥）等需求增加，因此電芯結(jié)構(gòu)件價(jià)值小幅提升，供應(yīng)商包括龍頭科達(dá)利。同時(shí)由于水冷板替代電池包橫縱梁，因此對水冷板需求增加，相關(guān)供應(yīng)商包括科創(chuàng)能源、銀邦股份、飛榮達(dá)等。
3）麒麟電池有利于加速4C超級快充的迭代：可拉動快充鋰電材料需求，如高鎳單晶正極（容百科技）、快充負(fù)極（璞泰來、杉杉股份）、電解液添加劑Lifsi（天賜材料）、導(dǎo)電劑（天奈科技）等。
原文始發(fā)于微信公眾號（鋰電產(chǎn)業(yè)通）：寧德時(shí)代CTP3.0麒麟電池技術(shù)解析！
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