CTP 기술은 배터리 팩 시스템과 차량 주행 거리의 에너지 밀도를 향상시키는 동시에 전원 배터리와 신에너지 차량에 더욱 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

2019년 하반기부터 CATL의 CTP(Cell to Pack)와 BYD의 블레이드 배터리 기술이 대중의 이목을 끌며 업계의 주목을 받았다. ?

첫째, ?CTP, 고품질 배터리 기반 시스템 프로세스 혁신

간단히 말하면 닝데 CTP와 블레이드 배터리(GCTP)의 기술적 사상은 일관적이다. 일부 배터리 화학 시스템을 기반으로 배터리 셀 설계 및 배터리 팩 통합 형태의 최적화를 통해 원래의 셀-모듈-배터리 팩의 3층 구조를 대형 셀/대형 배터리 팩 2개로 구성된 구조로 개선합니다. -레이어 구조.

CATL CTP 배터리 팩과 BYD 블레이드 배터리?

기존 배터리 팩의 그룹화 효율성은 배터리 시스템의 에너지 밀도를 향상시키는 데 병목 현상이 발생합니다. 일반적인 배터리 팩 '3층 구조'의 개략도와 같습니다.

사진의 왼쪽은 배터리 셀(Cell) 외에 배터리 모듈(Module)로 구성되어 있습니다. 셀에는 금속 커버 엔드 플레이트, 와이어 하네스, 접착제, 열 전도성 접착제, 모듈 제어 장치 및 기타 구성 요소가 함께 결합되어 배터리 모듈을 형성합니다. 사진 오른쪽에는 여러 모듈로 구성된 배터리 팩(Pack)이 있습니다. 배터리 팩 수준의 구성 요소에는 열 관리 시스템, 배선 하니스, 컨트롤러, 케이스 등이 포함됩니다. 일반적인 배터리 팩 구조, 출처: 아우디 A3 배터리 팩 구조

이러한 3층 구조는 일반적인 파워 배터리 팩에 공통적으로 존재하는 '모듈'이 있는 이유는 배터리를 보호하고 지원하기 위한 것입니다. 반면, 각 모듈은 배터리 셀의 일부를 독립적으로 관리하므로 온도 조절에 도움이 되고 열 폭주 확산을 방지하며 유지 관리가 용이합니다. 그러나 모듈이 존재하면 전체 배터리 팩의 공간 활용도가 감소하여 그룹 효율이 낮아집니다. 즉, 모듈이 많을수록, 구성 요소가 많아지고, 그룹 효율이 낮아집니다. 단일 에너지 밀도는 기존 배터리 팩 그룹화 방식으로 인해 300Wh/kg을 초과했지만, 배터리 시스템 수준의 에너지 밀도는 여전히 160Wh/kg 수준입니다. 동시에, 고니켈 배터리의 안전 위험으로 인해 일부 제조업체에서는 고니켈 배터리 SOC의 사용 범위를 제한할 것을 제안했는데, 이는 실제로 고니켈 배터리의 에너지를 감소시킵니다.

그래서 최근 몇 년간 배터리 시스템 공정 설계에서는 모듈을 더 크게, 더 작게 만들거나 아예 모듈을 갖지 않는 것이 화두가 되었습니다. 그러나 동시에 모듈이 배터리를 보호하고, 위험을 줄이고, 유지 관리를 용이하게 하는 기능을 가지고 있기 때문에 '모듈리스'는 기술적 어려움이 더 높으며, 이는 배터리 셀의 품질과 일관성에 대한 요구 사항이 더 높다는 것을 의미합니다. 따라서 CATL과 BYD의 모듈 프리 기술은 배터리 시스템 프로세스 수준에서 뛰어난 혁신일 뿐만 아니라 배터리 셀 설계 및 제조 기술 수준을 반영합니다. 상대적으로 기술이 낙후된 2차 배터리 제조업체의 경우 CTP는 의심할 여지 없이 더 높은 기술 한계점과 경쟁 압력을 제공합니다.

테슬라 모델 3의 대형 모듈 배터리 팩 역시 탈모듈화 기술 트렌드를 반영하고 있다.

그룹 효율성 향상은 CTP에 많은 장점을 제공한다.

1 긴 주행거리: 배터리 팩 에너지 밀도의 증가는 차량의 주행 거리를 직접적으로 향상시킵니다. 동일한 배터리 화학 시스템 조건에서 Ningde CTP 배터리 팩의 시스템 에너지 밀도는 10~15% 증가한 반면, BYD 블레이드 배터리는 LFP(리튬 철 인산염 배터리) 팩의 체적 에너지 밀도를 160Wh로 50% 증가시켰습니다. /kg, 삼원 전지(NCM)에 비해 경쟁력도 매우 높습니다.

2. 높은 안전성: 지난 몇 년간 배터리 제조사들이 가장 중점을 둔 배터리 성능은 에너지 밀도였다. CTP 이전에는 에너지 밀도 향상은 주로 삼원계 배터리의 개선을 통해 이루어졌다. 화학 시스템, 하이니켈 시스템의 지속적인 업그레이드로 인해 배터리 안전성에 대한 위험이 증가하고 있습니다. 배터리 팩 수준에서 CTP의 에너지 밀도가 향상된다는 것은 배터리 셀 수준에서 성숙한 안전성을 갖춘 일반 삼원계 배터리 또는 인산철리튬 배터리를 사용하여 충분한 주행 거리를 달성할 수 있음을 의미합니다. 동일한 마일리지 효과로 차량 전체의 안전성이 의심할 여지 없이 향상됩니다. 물론, 고니켈 시스템을 사용하는 CTP의 경우 안전 위험이 여전히 존재합니다.

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3. 저렴한 비용: 비용 측면에서 모듈의 배선 하네스, 커버 및 기타 구성 요소를 제거하여 전체 배터리 팩의 부품 수를 40% 줄였습니다. 생산 효율이 50% 증가하고 CTP 배터리 팩의 재료비와 제조 비용이 개선됩니다. 그리고 저렴한 인산철리튬 배터리를 사용하면 기존 삼원계 배터리 팩에 비해 전체 배터리 팩 비용이 더욱 절감됩니다.

배터리 팩 강도 및 유지 관리와 같은 기술적인 문제가 있을 수 있지만2 위의 장점은 CTP 기술을 광범위하게 탐색하고 사용하면 더욱 중요해질 것입니다. CTP를 탑재했거나 탑재할 양산 모델로는 BAIC EU5, 폭스바겐 라틴 아메리카 상용차 e-Delivery, NIO 100kWh 배터리 팩, BYD Han 등이 있는 것으로 알려져 있다.

CTP 기술을 탑재한 양산형 모델

2. CTP가 산업 구조와 신기술에 미치는 영향

장점은 분명하지만 OEM에게는 , CTP 기술은 100% 좋은 소식이 아닐 수도 있습니다.

신에너지 자동차 개발에서 OEM과 배터리 공장 간의 '기술적 구분선'은 일반적으로 배터리 팩 수준에 있습니다. 기술 역량이 약한 승용차 OEM과 상용차 제조업체는 일반적으로 배터리 공장에서 납품하는 배터리 팩을 직접 사용하는 반면, 기술 역량이 더 강한 OEM은 배터리 공장에서 납품하는 배터리 모듈을 기반으로 배터리 팩 개발을 주도하게 됩니다. SAIC를 예로 들면, SAIC와 CATL이 설립한 두 합작회사인 'Times SAIC'와 'SAIC Times'는 각각 CATL과 SAIC가 이끄는 배터리 공장과 배터리 팩 공장이다. 자동차 회사가 자체 배터리 팩을 개발해야 할 필요성은 분명합니다. 한편으로는 차량 디자인에 더 잘 맞을 수 있고 다른 한편으로는 배터리 팩 기술을 마스터하고 관련 기술과 가치를 유지합니다. 시스템 내의 차량. 배터리 기술이 점점 더 중요해짐에 따라 주요 승용차 OEM은 배터리 기술에 대한 목소리를 강화하려는 경향이 점점 더 커지고 있습니다.

그러나 CTP 기술은 배터리 팩 수준에서 배터리 제조업체가 우위를 되찾고 산업 체인에서 가치가 더욱 높아질 것임을 의미합니다. 현재 공개된 정보로 볼 때 승용차에 상용차용으로 표준화된 배터리 팩을 채택하는 것은 어렵습니다. Ningde의 CTP 기술은 차량 모델에 맞게 심층적으로 맞춤화되어야 하며, 적어도 OEM은 배터리 공장과 공동으로 개발해야 합니다. 이를 직접 사용하여 배터리 팩을 개발합니다. 배터리 팩은 배터리 공장에 완전히 넘겨집니다. 이 요소는 차량 탑재 시 CTP 기술의 대중화 전망에 영향을 미칠 수 있지만 OEM이 세 가지 유형의 옵션으로 차별화할 수 있는 가능성이 더 높습니다.

1 일부 OEM은 배터리 팩을 완전히 분리할 것입니다. CTP 개발을 위해 배터리 공장에 넘겨졌으며 더 이상 배터리 팩 개발을 주도하지 않을 것입니다.

2. 일부 OEM은 여전히 ​​기존 기술 시스템을 유지하고 3층 배터리 팩 구조를 유지할 것입니다. 이 제품은 니켈 함량이 높은 배터리를 사용하고 CTP 기술 솔루션을 사용하지 않습니다.

3.? 일부 OEM은 배터리 기술 역량을 더욱 강화하고 업스트림을 더욱 통합했으며 향후 자체 CTP 솔루션을 출시할 수도 있습니다.

이런 시나리오가 발생하면 전기차 시장에서 자동차 제품의 차별화가 촉진될 것이다. 당분간 여기서는 확장하지 않겠습니다.

반면 CTP는 차세대 배터리 기술에도 영향을 미칠 수 있다.

3년 전 오늘을 되돌아보면, 2017년부터 2020년까지의 배터리 기술 발전 경로는 양극재 화학계의 니켈 비율을 523에서 622, 811로 점차 높여가겠다는 계획이 매우 명확하다. 배터리 셀의 에너지 밀도를 300Wh/kg으로 높였습니다. 이러한 개발 경로의 실현은 생산 기술의 급속한 향상에 달려 있으며 실제로 예상보다 빠르게 실현됩니다. 하지만 앞으로의 기술적 기대는 고니켈+실리콘 탄소양극부터 전고체전지, 전고체전지+리튬음극, 심지어 리튬공기전지까지… 단일 수준에서는 이론적 수준과 제품 수준 모두 예상보다 느리게 도착합니다. 2018년 이전 업계에서는 전고체전지 상용화 시기를 2020~2025년으로 보는 게 일반적이었지만, 2020년에는 전고체전지 상용화 시기가 2025년 이후로 미뤄질 것으로 전망됐다.

2015년경 토요타가 제조하는 차세대 배터리 샘플의 성능과 차세대 배터리 셀 기술의 양산 예상 시기. 아직까지 차세대 배터리 기술이 양산되기까지는 아직 시간이 걸린다.

(출처: ATZ?elektronik?worldwide)

차세대 배터리 기술의 상용화는 한편으로는 실험실 기술의 성숙도에 달려 있으며, 한편으로는 기존 기술과의 경쟁에도 직면해 있습니다. 전고체전지가 기존 배터리의 안전성만 향상시킬 뿐 에너지 밀도, 용량, 충방전, 가격 등에서 단점을 안고 있다면 이미 대규모 양산된 배터리 기술과 경쟁하기는 어려울 것이다. 즉, 차세대 기술이 상업적 성공 가능성을 갖기 위해서는 여러 측면에서 기존 기술보다 우수해야 한다. 기존 기술이 성숙할수록 새로운 기술이 직면하는 과제는 더욱 커집니다. CTP 기술의 활성화는 기존 성숙 기술의 잠재력을 더욱 강화하고 전고체 배터리가 직면하게 될 경쟁력의 문턱을 높일 것이라는 의미이기도 하다.

3. 요약

CTP와 블레이드 배터리는 여전히 기술적, 상업적 문제에 직면해 있지만 CTP는 의심할 여지 없이 기대할만한 가치가 있으며 변화의 시대의 하이라이트가 될 것입니다. 장. 더 나은 순수 전기 자동차 제품이든, 더 경쟁력 있는 OEM이든 결국에는 흐름 속에서 두각을 나타낼 것입니다. 우리 함께 일합시다.

이 기사는 EV Vision의 특별 저자가 작성했습니다:

저자 소개: Yao Changsheng은 자동차 공학과에서 학사 및 박사 학위를 취득했습니다. 칭화대학교는 신에너지 차량 동력 시스템 연구에 참여하고 있습니다.

본 글은 오토홈 체자하오 작성자의 글이며, 오토홈의 견해나 입장을 대변하지 않습니다.