特斯拉电池成组方式,特斯拉电池布局

文｜信天游

图｜来源网络

2019年，代表中国新能源汽车动力电池领域的两大龙头企业宁德时代和比亚迪相继对外宣布将开始量产无模组的全新动力电池结构——CTP动力电池包。宁德时代表示在成本上，CTP电池包体积利用率提高了15%-20%，零部件数量减少40%，生产效率提升了50%，投入应用后将大幅降低动力电池的制造成本。

从宁德时代的规划中我们了解到，采用单体能量密度240Wh/kg高镍三元单体的宁德时代，2020年动力电池组将实现200Wh/kg的系统能量密度。与此同时，比亚迪规划到2020年，其磷酸铁锂单体能量密度将达到180Wh/kg以上，系统能量密度也将提高到160Wh/kg以上。

中国两大动力电池龙头企业不约而同的对外宣布开始量产全新结构的CTP动力电池包，所谓CTP动力电池包到底相比之前的动力电池组有什么区别呢？

什么是CTP动力电池包，字面上的意思就是Cell?To?Pack?，一般而言，在此之前的国产纯电动汽车采用的是电池单体串联成电池模组，电池模组再串联成整包。而CTP电池包就是电池单体直接组成动力电池组，这样的好处主要是生产成本降低，能量密度提升。

其实所谓的CTP动力电池包在整个纯电动汽车的发展过程当中并不是什么新鲜玩意。从第一代的特斯拉Model?s开始，特斯拉已经开始使用CTP结构来设计动力电池包的结构。

早期的特斯拉Model?s由于采用的松下生产的原本在3C产品上广泛使用的18650型号的钴酸锂电池作为动力电池的单体，特斯拉将数量7000-8000多颗的18650电池通过串并联的方式组成四个大“模组”之后，辅以被动式散热系统以及BMS装配成为动力电池包。

而后期采用了21700规格镍钴铝正极材料，单体能量密度超过了300Wh/kg的特斯拉电池包，系统能量密度最高也超过了167Wh/kg，彼时国内动力电池包的系统能量密度还停留在140Wh/kg左右。在经历了111NCM、523NCM、622NCM、811NCM的发展历程，中国动力电池单体能量密度得到了持续的进步。

2019年下半年，采用碳负极的国内量产的高镍811NCM动力电池单体能量密度达到了240Wh/kg，而采用硅碳负极的高镍811NCM动力电池虽然尚未进入实质性的量产阶段，但是超过300Wh/kg的单体能量密度已经能够跟国际最先进水平相媲美了，而量产的采用碳负极的高镍811NCM动力电池系统能量密度已经超过170Wh/kg。

如果想要进一步的提升动力电池的系统能量密度，留给国内动力电池企业的办法只有两条，一是加快硅碳负极的高镍811NCM动力电池的量产计划，二是在现有电池技术的基础之上进一步在应用端想办法。而在应用端最好实现的CTP技术就成了国内动力电池企业的不二之选。

按照宁德时代的表述，采用了CTP结构的动力电池包可以实现系统能量密度200Wh/kg的升级，同时制造成本会有相应的下降。除此之外，作为动力电池企业，原本卖单体或者卖模组的生意模式直接变成了整包供应，不但增厚了动力电池企业的利润，相应的减少了部分整车厂商在pack开发过程当中的失误导致动力电池厂商的利益以及声誉的损失。

如此一来，一举多得的事情，作为供应商的动力电池企业何乐而不为。

既然采用CTP结构开发动力电池包对动力电池供应商有百利而无一害，作为中国动力电池龙头的宁德时代和比亚迪，一定是走的最早也是走的最快的。但是在CTP结构动力电池的技术发展方向上，宁德时代与比亚迪却在进行着截然不同的尝试。

从官方的声明以及专利信息中我们可以知道，宁德时代的CTP是基于高镍三元开发成本更低、系统能量更高的动力电池包。

按照宁德时代的规划，2020宁德时代的CTP、动力电池包的系统能量密度将达到200Wh/kg，如果按照目前紧凑级乘用车一般搭载400kg左右的动力电池重量来计算，我们可以知道，如果采用宁德时代CTP结构的动力电池，400kg左右的动力电池包的电池容量将达到80kWh左右，如果按照目前工况续航里程500km的紧凑级纯电动车型一般装载65kWh的动力电池包大致计算，搭载同样重量的宁德时代CTP结构的紧凑级纯电动车型将可以实现超过600km甚至650km的工况续航里程。

而由于采用了类似特斯拉的多排单体电池大模组（实际上并没有彻底取消模组）的结构布局，单排电池之间辅以管柱形结构作为整车动力电池的安装固定位，避免了车辆行驶中动力电池包完全取消模组所带来的动力电池结构强度不足的问题。

而比亚迪的CTP结构的动力电池相比宁德时代改变的更为彻底。

首先在动力电池的材料上，比亚迪并没有与宁德时代一样采用高镍811NCM动力电池，而是采用了全新开发的磷酸铁锂“刀片电池”，类似于“绿箭”口香糖形状的“刀片电池”相比一般的动力电池单体更长、更薄，短的“刀片电池”长度有600mm左右，而长的规格达到了1500mm左右。

这样一来，比亚迪的CTP结构更加的简化，动力电池彻底取消了模组，直接在动力电池托盘上采用直接串联侧向排列的方式放置，包体下部使用保温材料，包体上部使用“口琴管”设置液冷主动式循环系统来散热，而通过包体侧边结构加强来紧固电池单体，通过电池托盘以及电池单体自身的结构强度来实现较高的包体结构强度。

相比宁德时代，比亚迪CTP结构进化的更加彻底，包体结构更加简单，生产成本控制更好，装配工序更加简化，但是包体的结构强度相比宁德时代会比较差，仅靠电池托盘、动力电池单体自身、侧边结构件等来抵御车辆行驶中动力电池包所产生的形变和应力，至少表面上看起来单薄了些。或许需要进一步通过车身“电池仓”结构来进一步加强结构的强度。

而根据比亚迪的描述，比亚迪磷酸铁锂CTP电池包将采用180Wh/kg的磷酸铁锂单体电池，系统能量密度最高可以达到160Wh/kg，这一数字相比宁德时代的200Wh/kg看起来略微落后，不过由于磷酸铁锂电池目前的成本已经可以降至600元/kWh以下，作为高性价比的动力电池包产品，比亚迪CTP电池包的竞争力还是挺强的。

这意味着，在低端的纯电动汽车市场，比亚迪CTP电池包或将成为一股竞争力很强的势力。

目前来看，简化结构、降低成本对于每一个动力电池企业而言都是一件极其重要的事情，尤其是在新能源汽车补贴即将退出的2020年。不论是比亚迪的CTP“刀片电池”还是宁德时代的高镍三元CTP电池，都是市场的需求方向。

成本导向的低端市场规模大，需求多，比亚迪磷酸铁锂CTP电池包以优异的性价比或许能够成为这个领域的佼佼者；随着动力电池技术的持续发展，300Wh/kg以上的硅碳负极的高镍三元单体的量产，更轻、更薄、容量更大的动力电池将会是高端市场的抢手货。而宁德时代的以高镍三元为基础的CTP在能量密度、重量能量密度均占据绝对优势，各方面要求都很高的中高端市场宁德时代CTP或将成为主流力量。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

今日（8月31日），来自36氪的消息显示，特斯拉已经开始在国内寻找4680大圆柱电池的合作厂商， 除了原有的电池供应商宁德时代和LG化学，特斯拉洽谈的大圆柱电池公司还包括了亿纬锂能等。

值得注意的是，一向坚持圆柱路线的 比克电池也主动找到了特斯拉。

一位与亿纬锂能有合作的行业人士透露，目前讨论的合作方式之一是， “特斯拉设计4680电池，由电池厂家代工。”

不过，这项合作还在早期阶段，另一位消息人士透露，4680大圆柱电池是一项新技术，行业普遍的节奏是2023年开始量产，目前有不少公司还没出样品。

特斯拉4680电池进展

去年9月的电池日上，特斯拉发布4680无极耳大圆柱电池，号称单体能量密度提高5倍，电力相比有极耳电池提升了6倍，每千瓦时的成本会降低14%，同时，搭载该电池的整车续航里程将增加16%。

据悉，相比以往的21700电池，4680电池直径更宽、高度更高，仅由950个电芯组成，能量密度约300kWh/kg，激光无极耳技术去掉了电池主要发热部件，内阻减少，电池的热稳定可控性更高。

目前， 特斯拉还未与任何供应商签署4680电池的供应协议，并且正在积极自行开发。

根据特斯拉今年Q2财报电话会议，其4680电池进展如下：

1、在4680电池方面正在取得巨大进展；

2、在德克萨斯州和柏林的Model Y生产过程中，将会有4680和结构性电池组；

3、特斯拉一定会使4680电池对车辆来说足够可靠。

以上信息说明特斯拉4680电池正在进行最后的制造验证，进一步来看，特斯拉势必会引领4680电池替代，而在此过程中，哪家电池企业能挤进特斯拉新的供应链，就能改写市场格局。

赢家是谁

特斯拉现有三家电池供应商，分别为中国的宁德时代、日本的松下、韩国的LG化学。此前市场普遍观点认为由于宁德时代不生产圆柱型电池，因此特斯拉4680电池订单的归属将在松下和LG化学之间产生。

现在，显然竞争者产生了变动，宁德时代或将加入4680电池供应商的竞争，而且中国或许还会增加亿纬锂能、比克电池两名有力竞争者。

那么，各家的圆柱电池布局进展如何，谁又能成为最终赢家？

宁德时代是特斯拉磷酸铁锂电池的主要供应商。 根据此前的供货协议，宁德时代对特斯拉的供货期限为2020年7月1日到2022年6月30日。在2021年6月，供货协议再次延长至2025年。

目前国产Model 3/Y标准续航版均搭载的是宁德时时代的磷酸铁锂电池，近期，来自推特的爆料消息称，2021年10月1日起，特斯拉美国加州弗里蒙特工厂生产的Model 3/Y标准续航版，将使用来自中国的磷酸铁锂电池。市场分析认为，供应商候选人有宁德时代、比亚迪。

据消息人士透露， “宁德时代的大圆柱电池也在加快节奏，项目名称叫‘金箍棒’。”

亿纬锂能 电池业务包括消费电池和动力电池，在动力电池的产能布局上，除方形磷酸铁锂电池、方形三元电池、软包三元电池之外，在圆柱电池上，今年3月，亿纬锂能基础材料与技术研究室主任冀亚娟曾公开表示， 已完成大圆柱电池战略布局，包括4680和4695两大型号，预计2023年产能释放20GWh，2024年达到40GWh。

值得关注的是，今年5月，有海外媒体报道称，特斯拉正在与亿纬锂能进行谈判，计划将该公司纳入其上海工厂的供应链，旨在促进低电池成本，在第三季度将敲定合作协议。“亿纬锂能目前正在为特斯拉的产品进行一些最后阶段的测试。”

对此，5月17日，亿纬锂能回应称，上述报道经国内外多家媒体平台转载、传播，引发众多投资者对公司的关注。截至公告披露日，公司未与特斯拉公司就磷酸铁锂电池做商务沟通，上述报道内容并无根据。

比克电池是国产圆柱电池领域排名第一的供应商 ，以小圆柱、大圆柱以及方形三线并行。其中，在4680电池产能规划方面，比克电池郑州工厂旁的工业园土建已经基本完成，明年下半年这条生产线会正式进厂。预计未来2年内比克将实现大圆柱电池的量产。其中首批量产线将在郑州二工厂，整体产能15Gwh，跟车厂的合作进行到平台定点阶段的话，单个平台产能估计为10Gwh以上。

LG化学是特斯拉圆柱2170电池的供应商 ，为提前拿下特斯拉的大订单，其一直持续在向外界披露其4680电池的开发进展。

首先是在去年10月财报电话会议上，LG能源解决方案（LG化学电池业务子公司）暗示了4680电池的开发，但后来否认完成原型。

2021年1月23日，韩媒TheElec报道称，LG能源解决方案近期已开始准备为特斯拉4680电池建造一条试点生产线，目前正在其Ochang工厂改造部分产线，装配和电镀设备已安装完毕。

知情人士还透露，LG能源解决方案可能会为这条产线投资数百万美元，这一数字与竞争对手松下相当。并且，LG能源解决方案计划在松下开始大规模生产电池之前完成这条试点生产线。

2021年2月，债券行Meritz Securities 宣布，LG能源解决方案完成了全球首次量产的4680电池，并将其提供给客户。今年3月，该公司计划在2023年生产4680电池。为此，LG能源解决方案正在考虑在美国或欧洲建厂。

最新进展是，文章开头提及的消息人士透露， LG化学也接连研发了4680、4690等大圆柱电池，希望再次进入特斯拉供应链。

松下是特斯拉的首家供应商。 4680电池进展方面，今年6月，彭博社消息称，松下CEO Yuki Kusumi表示，松下计划建立一条原型生产线，以测试4680电池。如果测试顺利，将进行大笔投资，并可能会向特斯拉以外的车企供应该电池。

作为全球电动 汽车 的引领者，特斯拉在电池选择上对电池产业格局的影响力毋庸置疑，对于电池企业来说，进入特斯拉的4680电池供应链无疑是一次“新生”，究竟谁能成为最后的赢家，我们拭目以待！