《广州科技创新母基金管理办法（征求意见稿）》
06-18
2016年，特斯拉对动力电池做了一些调整。
它将电池组的布局改为垂直大模块。
整车只有四个动力电池模块。
这将 Model 3 的电池利用率提升到了一个新的水平。
谁也没想到，这一小小的调整，却成为未来电池行业的发展趋势，让CTC成为焦点。
CTC已成为电池行业不可逆转的发展趋势，无论是电池厂商还是车企都在谋划。
然而，这条路不仅难走，而且备受争议。
不久前，哪吒汽车CEO张勇在微博批评CTC。
他表示，CTC对车企降低成本有用，但对用户来说没用。
张勇还在评论中补充道，哪吒还将推出采用CTC技术的量产车。
这反映了CTC争议的焦点。
为什么车企和电池厂商要做CTC？ 什么是CTC？ 1988年，世界上第一辆汽车诞生，当时的动力是蒸汽。
在接下来的百年里，汽车以燃料和电力为动力，这三种动力长期共存。
但蒸汽动力因外燃机技术效率低而被市场淘汰，燃油动力则因石油依赖而被列入替代品名单。
在此背景下，电力成为汽车动力模式的“唯一解决方案”。
但电有两个缺点，即电池成本太高和能量密度低。
CTC、CTP、CTB可以解决这两个问题。
在开始之前，我们先来了解一下这些英文缩写的含义。
其中“C”是“Cell”的缩写，即“电池芯”，“T”是“To”，“P”是“Pack”，即整个电池组，“C”是“Chassis” ，即底盘，“B”是“Body”，指的是车身。
从名字上不难看出，这三种解决方案都是以电池为中心，涉及到汽车的底盘和车身。
可以看出，他们的方向是结构创新而不是材料创新（动力电池的创新方向分为材料和结构）。
）。
从结构上看，动力电池经历了多轮“进化”。
业界最早的结构是MTP（Module to Pack）。
该结构奠定了动力电池结构的雏形，包括电芯、模组和电池组。
一个模块由多个电芯组成。
多个模块加上BMS、重量模块等部件组成电池组，然后安装在汽车上。
大众ID.3采用MTP结构电池。
其电池组由壳体、电池模块、电池控制模块和电池管理系统组成。
MTP有一个致命的缺点，那就是电池组的空间利用率极低，只有40%。
电芯对于模组的空间利用率仅为80%，模组对于电池组的空间利用率为50%。
当电池材料无法突破时，电池创新只能从结构开始。
这个时候，这个缺点就变得让车企和电池厂商难以忍受。
换句话说，哪吒去CTC是无奈之举。
但CTC真的对消费者毫无用处吗？本课题也从动力电池结构的研究开始。
我们先来看看CTC。
其设计逻辑是将电池算作车身结构的一部分。
目前有两种模式。
第一种是将电池组直接集成到底盘中，或者利用乘客舱地板作为电池组的上盖。
这是零跑走的路线。
第二个是将电池单元连接到底盘结构。
这是目前最激进的路线，采用这条路线的就是特斯拉。
两者相比，Leapbo的电池组模块较多，但相同的是电池组被去掉了。
正如马斯克曾经举的一个例子，最初的飞机结构将油箱放置在机翼中，但为了更大地利用空间，我们可以将油箱拆除，直接使用机翼来储存燃料。
将油箱移至机翼可以提高飞机内的空间利用率。
Leapao首款搭载CTC技术的车型是C01。
车身垂直空间增加了10mm。
同时，电池容量空间较传统方案增加14.5%，电池续航时间增加10%。
CTP和CTC的本质是一样的，都是为了简化电池结构，获得更大的空间利用率和更长的电池寿命。
CTP在MTP的基础上去掉了模组，直接将电芯做成电池组。
CTP有两个想法。
一是将电池组视为一个完整的大模块来替代多个小模块的结构，并逐步减少端板、侧板等结构件。
CATL的麒麟电池和蜂巢能源的匕首电池是该系列的代表。
另一种是直接去掉模组，利用电池本身作为坚固的结构部件。
比亚迪的刀片电池就是代表。
这条路线也被称为CTB。
以刀片电池为例。
虽然采用能量密度低于三元锂的磷酸铁锂材料，但由于集成效率可达86%以上，体积利用率提升50%以上，能量密度高于三元锂。
传统的磷酸铁。
锂电池提升了约9%，体积能量密度已达到Wh/L，已可与三元锂电池媲美。
与MTP相比，这三种方案的基本逻辑是相同的，都是去除“中间人”。
对于车企来说，这可以用更低的成本推出续航不逊色于三元锂电池的车型。
三元锂电池一直应用于高端市场，这为车企打“价格战”或拓展市场空间提供了有力支撑。
同时，消费者也能买到性价比更高的汽车。
CTC会是动力电池的终结吗？ 如果说MTP是电池结构创新的1.0时代，那么CTC和CTP就是2.0时代。
在材料没有突破的情况下，CTC和CTP是电池行业满足市场要求的唯一手段。
不过，前面需要加上“目前”两个字。
从动力电池的发展历史来看，其革命性变化均发生在材料突破，结构创新更适合转型。
最早应用的动力电池是铅酸电池，由英国发明家托马斯·帕克于1998年设计。
当时，配备铅酸电池的电动汽车续航里程约为40-65公里，最高时速约为30公里公里每小时，无法满足消费者的需求。
而且铅酸电池还具有体积大、质量高、能量密度低、功率密度低的特点。
如果想要增加电池续航时间，就只能安装更大的电池，这是不切实际的。
相比之下，燃油车虽然比电动车出现得晚，但由于汽油更实用，所以燃油车更早上街。
铅酸电池的淘汰和燃油车的超越，给动力电池行业提供了惨痛的教训，那就是一切都要以实用为先。
2016年，丰田推出搭载镍氢电池的普锐斯混合动力车，为行业提供了新的方向。
不过，除了丰田之外，大多数车企使用的并不是镍氢电池，而是我们最熟悉的锂电池。
这是因为镍氢电池存在三个关键缺陷，即循环寿命低、能量密度低、充电快和低温性能差。
这三点是电动汽车补能体验的关键。
即使占一，也会严重影响体验。
锂电池在这三点以及空间利用率和低温性能方面都比镍氢电池有优势。
当然，锂电池的低温性能并不一定很好。
搭载锂电池的电动汽车在冬季普遍会出现断电的情况，可见镍氢电池在低温下的性能有多么差。
从铅酸到镍氢再到锂电，动力电池的进步本质上是材料的进步，因此结构创新更适合作为企业的过渡选择。
此外，即使CTC和CTP是电池行业的残局，但它们仍然需要继续“创新”，因为它们都有自己的局限性。
市场上关于CTC和CTP的局限性的传言很多。
流传最广的就是电池无法更换，维护成本高。
仔细一看，有些传言是站不住脚的。
根据多项第三方调查显示，消费者买车时考虑的首要因素是续航，而换电是目前最有效的补充能量的方式，可以减少消费者的续航焦虑。
不过，这个问题需要综合考虑。
换电池的效率确实很高。
蔚来第三代换电站仅需4分40秒即可完成换电过程，与加油体验几乎相同。
然而，换电模式需要终端进行两方面的努力。
一是汽车，以车企、电池厂为后盾；二是换电站，以车企、电池厂为后盾。
这两者都需要更大的投资。
据业内人士分析，蔚来第三代换电站的成本约为1万-1万元。
2019年，蔚来新建一座换电站，累计建成2座换电站。
可想而知，它投入了多少资金。
换电站的运营成本也非常高。
一座蔚来换电站每年的运营成本约为30万-40万元。
李斌不久前对媒体表示，蔚来动力要实现盈利还需要几年的时间。
单个换电站每天可以实现60个订单的盈利，但蔚来整个换电网络距离这个平衡点还很远。
更重要的是，目前车企和消费者有了更“高效”的选择，那就是可以使用汽油或电力的混合动力模式。
CTC和CTP是否支持电池交换并不是那么重要。
CTC技术真正的局限性在于，由于电池、底盘和车身的设计是一体化的，如果与车身发生碰撞，电池也可能需要更换，这会增加维护成本。
这与车企推动整合的事实相符。
压铸技术类似。
此外，我还想补充一个“传闻”，那就是，随着结构创新成为电池行业发展趋势，电池厂商和车企之间的竞争将会更加激烈，电池PACK领域的格局将会发生变化。
重写。
由于CTC涉及汽车底盘制造，因此这是车企的优势领域。
随着电池厂商推出CTP解决方案，他们也在向底盘方向渗透。
同时，借助CTC解决方案，车企也正在向电池组和电池模组领域渗透。
两方的交集增多，竞争在所难免。
在两者的夹击下，第三方电池组企业将首当其冲，其市场份额将被蚕食。
结论在材料创新方面，动力电池行业目前有两个方向，一是钠离子电池，二是固态电池。
钠离子电池具有很多优点，例如储量是锂资源的两倍，并且耐低温。
但由于其能量密度低于锂离子，更适合A00级市场应用，与磷酸铁锂形成互补。
江淮钇旗下的“花仙子钠电版”是全球首款搭载钠离子电池的汽车。
其电池组容量为23.2kWh，CLTC工况下的续航里程仅为公里。
固态电池采用固体电解质代替传统锂电池中的电解液和隔膜。
与锂离子电池相比，它们具有更好的安全性和更高的能量密度。
不过，申请需要很长时间。
电池行业的领导者宁德时代计划在今年实现固态电池的商业化。
总体而言，动力电池虽然短期内无法在材料上取得突破，但只能依靠结构创新来满足当前日益增长的市场需求。
这个结果虽然令人遗憾，但也包含着惊喜。
也就是说，中国企业在材料和结构领域有着不可忽视的地位。
中国企业只能指望“外国”企业的时代已经结束。
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