宝能软包电池的CTP方案解析

做软包CTP的出发点应该是为了降低成本和减轻重量，并提高成组效率。但因为软包电池本身的特性，整个电池包的强度问题也应该看一下市场检验的结果。随着欧洲车企不断定点中国的软包电池企业以及成本的居高不下，关于软包电池的降本问题被提上日程，是另辟蹊径还是更好地落实CTP方案，宝能给出了这样的回答。新能源汽车增长乏力，最重要的原因之一就是电池成本太高，所以各个电池企业都在绞尽脑汁来降低电池成本。在整个电池pack中，电芯的成本在70%左右，而其中正极材料的成本又是大头；除此之外，模组硬件成本是电池包里面一个成本占比较高的部分，据行业内人士测算，这个比例在15%（基于NCM 523）左右，所以2020年我们看到一些很明显的趋势：1、中短续航车型电池材料逐步回归低成本磷酸铁锂；2、电池Pack采用大模组或无模组的方式。宁德时代和比亚迪的CTP产品已经进入到应用阶段，但主要是针对方形电池，在软包电池领域，我们还没看到更多的创新型方案。但是进入2020年以来，我们有一个很明显的感受，欧洲车企步调统一地选择和中国的软包电池合作，戴姆勒入股孚能科技，亿纬锂能供应宝马，大众定点万向123。不管软包电池路线在车企的战略布局里占据何等地位，我们可以肯定的是，随着欧洲车企开启电气化进程和LG化学在中国市场的进一步放量，软包电池是会有一部分增量市场的。所以，相比于方形电池，软包电池的降本问题显得更加紧迫了。我们很好奇的是，软包电池的降本，是会另辟蹊径，还是沿用方形CTP的理念？最近，我们从宝能旗下的电池公司宝创新能源新推出的几篇专利中找到了答案，整体方案看起来像软包的CTP。1.0版本的软包CTP方案为什么说是1.0版本的软包CTP方案呢？因为这与宁德时代的1.0 CTP方案类似，并不是直接从cell到pack。从专利来看，宝能是沿着车身宽度方向放置了多个模组，形成一个pack。这有点类似特斯拉Model 3的CTP方案，但有点不同的是，特斯拉的模组是按车身长度方案放置，宝能专利中的模组是按车身宽度方向放置的。Tesla Model 3 pack方案与宝能电池pack方案对比这种横向放置的模组最特别的地方在于它的长电芯，电芯的长度是整个电池包的宽度，跟比亚迪的刀片电池类似。但是，与比亚迪刀片电池不同的是，宝能电池的长电芯并不是一个单独的长电芯，而是由多个电芯串联而成。在串联的时候，小电芯之间采用极耳焊接的方式进行连接，外面再用一个极耳保护壳进行保护。这种结构的最大的好处是，电芯做长之后，原先传统模组六个面的端板部分要么变长要么部分省掉（主要是底部端板），还省掉了传统模组中的大量busbar和部分模组附件，因此整个电池包的空间利用率提升了，重量减轻，并降低电池包的成本。跟比亚迪刀片电池CTP方案不同的是，宝能的电池包并不是电芯直列放置形成一个pack。宝能电池采用的软包方案，多个电芯水平叠放后一步焊接实现组内串并联，形成一个小的叠片体，最后多个长的电芯叠片体形成的一个大单元，单元外面放侧板来隔开，叠片体与侧板之间有缓冲泡棉，并且上下两面都放置了绝缘板，这样就行成了一个大模组。宝能电池的大模组构成那么，省掉了底部端板，怎么来保证结构强度呢？侧边的端板其实还在，侧板与顶板、叠片体之间通过结构胶粘接和螺钉固定。除此之外，底部放置了一体式的液冷板，顶部还有防爆泄压功能的板，与四周的边框连接，形成一体式结构保证强度，但是这个强度究竟如何，我们后续可以关注一下成品。软包CTP电池的热安全怎么保障？从专利里面，我们还可以看到，宝能对每个电芯堆叠体外面都放置了冷板和导热胶，及热管理单元并不是针对一个大模组，而是缩小到了电芯堆叠体。传统的软包电池模组里一般是12个电芯堆叠，而宝能因为采用的串联长电芯，每个电芯堆叠体里面只有3个电芯，这种设计相对来说热失控安全性会更好一些。另外，除了底部和侧面的热管理部件，电池顶部还有防爆泄压系统。电池顶部的防爆泄压系统（见下图），从上到下一共有三层，底部是绝缘膜、中间有防护板，顶部防爆膜组成，绝缘薄膜，用于电芯极柱、连接片和FPC采集片的绝缘防护，防护板用于保护电芯，顶部防爆膜通过耐高温结构胶粘接在防护板上。顶板上有开孔，开孔对应电芯防爆阀，防爆泄压系统只能从内部打开，当电芯发生热失控时，气体从电芯防爆阀泄放，高温熔化塑料的绝缘膜，同时冲开顶部的防爆膜，以此来确保热失控电芯安全泄压。在泄压口上方，宝能还留了一个灭火泄压的通道。1电芯模块 ;3 密封板 ;31灭火泄压烟道/第一泄压孔;32 冷却板;33散热板;?41采集片; 411检测触头另外，相邻电芯由于是各自都是用密封胶形成的密封区域，防爆泄压系统又是单向设置，外部气体无法进入，同时顶部相邻电芯顶部的防爆膜在电芯泄压时也不会打开，所以电芯之间更加不会相互影响。软包CTP要面对的问题做软包CTP的出发点应该是为了降低成本和减轻重量，并提高成组效率。但因为软包电池本身的特性，整个电池包的强度问题也应该看一下市场检验的结果。另外，电芯跟电芯之间的极耳是采用焊接的方式来连接，如何保证电芯之间的稳固和性能，也是一个的问题。同时，在生产过程中，该独创的工艺是否有相应的设备和方案来保证大规模的生产？生产过程中的良率如何保证？作为一家全新的电池企业，宝能是否能实现这些技术的落地，我们将会进一步跟踪和研究。除此之外，我们在宝能的专利中还发现了类似于宁德时代的CTC的电池设计方案，后续我们也将会进一步跟踪和分析。