麒麟電池專題分析-量產裝車注入產業升級新活力1直擊行業痛點，寧德時代新一代麒麟電池性能實現突破新能源汽車行業發展邁入后半程，性能越發追求極致化。2022年我國新能源汽車滲透率已經超過了25%，各大傳統燃油車品牌陸續下場布局，新能源車企也不斷推出新的車型填補細分市場。從消費端來看，“安全性焦慮”、“充電焦慮”、“里程焦慮”仍有待進一步優化。相關方面的性能提升是以技術創新為主要驅動力的新能源汽車行業的長期發展訴求。快充需求、續航需求和安全性需求要求產業鏈多維度技術升級。從動力電池層面來看，更快的補能速度要求電池在更短的時間內接受更高的功率輸入，更長的續航里程要求動力電池有更大的帶電量和更輕的車輛自重，而安全性能的保障則要求電池能夠有效的疏散電池充放電時產生的熱量、抑制副反應發生并且具有更高的抗沖擊、防止形變能力。然而這些需求本質上來看，是相互矛盾的，比如電池容量增大，充電時間卻要縮短。這種關系決定了無法通過單一技術的改進來滿足這些需求，而是需要在多個性能上實現突破才能夠真正解決痛點，推動行業的發展。寧德時代麒麟電池2023年量產裝車，支持4C快充和1000公里續航。2022年6月23日，寧德時代在麒麟電池發布會上發布新技術電池技術——麒麟電池。將電量快充至80%的時間縮短到了10min，實現了4C充電倍率，同時麒麟電池系統能量密度為255Wh/kg，體積利用率達到了72%，續航里程超過1000km。搭載了CTP3.0技術的麒麟電池不但性能相對于前兩代CTP電池有較大的提升，對比市面上其它較為有競爭力的動力電池產品，如比亞迪刀片電池、特斯拉

4680電池也有突出的優勢。近期，寧德時代麒麟電池已經實現量產，首裝車型為極氪009ME版，電池容量140kwh，CLTC續航里程822km。另外，在2023年上海車展上，理想汽車透露其第一款純電動汽車也將搭載寧德時代的4C麒麟電池。1.1亮點一：15分鐘充電，更短的充電時間麒麟電池的4C充電倍率，在動力電池環節解決了補能效率的難題。根據易觀分析的調研報告顯示2022年我國82%的新能源車主充電時長介于0.5-2.0小時之間，超過四分之一的車主充電頻率達到了一天一次，充電時間和排隊時間長成了困擾50%以上用戶的問題。4C充電倍率代表著麒麟電池可以在15分鐘內完成整個充電周期，其快充區間縮短到了10分鐘，并能夠在分鐘之內進行熱啟動達到適宜的充電溫度，針對性解決了新能源汽車充電時間相較于傳統燃油汽車平均5分鐘左右的補能時間過長的消費痛點。在單體電芯層面上，動力電池充放電倍率的提高主要通過優化鋰離子脫嵌效率來實現，因此負極材料對快充性能有較大影響。在鋰電池的主要組成材料中，正極材料主要決定電池能量密度和成本，相對于負極材料發展更為成熟；負極材料則主要影響鋰離子電池的首次效率、充放電倍率、循環性能等，技術迭代相對緩慢。傳統石墨負極材料占據了90%以上的市場份額。目前，石墨負極材料實際比容量已經達到了360-365mAh/g，接近理論比容量372mAh/g；石墨層狀結構也決定了鋰離子脫嵌時傳輸路徑較長，效率相對較低，在大功率充電時鋰離子積聚形成鋰枝晶，刺穿電池隔膜，引發短路等安全問題，繼續采用石墨負極難以達到進一步壓縮充電時間的目標。麒麟電池利用硅基負極更強的脫嵌鋰離子能力將快充時間進一步縮短。單質硅得益于正四面體結構能夠從更多方向上嵌入鋰離子，理論比容量達到了石墨負極的10倍以上。但相比于石墨較為穩定的層狀結構，晶體硅脫嵌鋰離子時形變程度更大，可以達到300%，負極結構容易被破壞，縮短電池使用壽命。因此，主流的硅基材料主要是指硅氧負極與硅碳負極，其理論比容量雖然低于單質硅但仍然遠超石墨負極。對比業內已發布動力電池的快充性能，麒麟電池處于行業領先地位。4C快充技術意味著帶電量不變的前提下麒麟電池能夠接受更高功率的電能輸入，在車端促進了相關零部件和技術的迭代，同時也帶動了樁端相關產業鏈在快速補能方向上的發展，800V高壓架構作為主流的快速補能實現途徑從車端到樁端的環節正在逐步完善，麒麟電池作為其中的一環，在800V高電壓平臺的風口上加速推進快充時代的到來。1.2亮點二：255wh/kg，更高的系統能量密度麒麟電池系統能量密度高達255wh/kg，代表了目前新能源汽車動力電池系統能量密度的前沿水準。麒麟電池的系統能量密度比同樣采用高鎳三元正極材料和硅基負極的特斯拉

4680電池高出了14.90%，比中鎳三元材料作為正極和硅碳負極的上汽魔方電池高出了30.77%，比使用磷酸鐵鋰正極材料和人造石墨負極的比亞迪刀片電池高出了82.14%。系統能量密度的提升主要是為了迎合新能源

汽車整車輕量化和長續航的趨勢，控制電池自重的同時，提高蓄能容量，解決了

“續航焦慮”的問題。寧德時代此次在動力電池系統能量密度上的突破主要得益于更激進的正負極材料配方和電池結構設計的優化。能量密度的提高意味著在電池平均單位體積或質量內能夠儲存和釋放出的更多的電能。電池的系統能量密度主要由單體電芯的能量密度和電池整體的結構設計決定，前者主要通過電池正負極以及電解液材料的變革而實現，而后者則主要通過優化電池內部排布結構設計、采用低密度的材料以及整車一體化設計實現。麒麟電池采用的高鎳加硅高比能配方。出于安全性的考慮，我國采用無模組技術的三元鋰電池普遍采用中鎳配方，能量密度上限低于高鎳正極，成本也相對較高。另一個同樣突破了200Wh/kg系統能量密度大關的特斯拉

4680電池也是同樣采用了811高鎳三元材料正極和硅碳負極這種對生產技術和安全性能要求較高的組合。正負極材料相對保守的比亞迪刀片電池由于在現有技術條件下磷酸鐵鋰電池的單體電芯能量密度較低，系統能量密度難以超越200Wh/kg。麒麟電池通過全新的結構設計達到了72%的系統集成效率。寧德時代基于大量實車數據和AI仿真模擬對功能模塊進行了智能排布，并且在前兩代CTP的技術上更進一步將多個功能模塊實現空間共用，是目前市面上新能源動力電池體積利用率的最高水平，也是方形鋁殼電池結構設計的極致。1.3亮點三：1000km，更長的整車續航里程當動力電池的系統能量密度提升后，在車輛重量不顯著增加的情況下，搭載麒麟電池的車型能夠擁有更長的續航里程。目前，新能源汽車市場進一步拓展的關鍵除了充電時長之外還有解決“續航里程焦慮”，1000km續航成為了業界的新標桿，廣汽埃安以及蔚來汽車等新能源汽車品牌都陸續開始布局續航1000km的車型，對于高能量密度的動力電池和輕量化等節電技術的需求也進一步增大，麒麟電池在整車續航里程1000km上的突破搶先鎖定了超長續航新能源車型的市場，助力新能源汽車市場占有率進一步提升。2麒麟電池本質上是一種結構創新麒麟電池代表了方形鋁殼結構設計的極致。隨著電池材料技術突破和迭代速度的滯緩，新能源動力電池制造商將目光聚焦在了結構設計的創新上，去模組化和功能模塊集成化已經成為了主要的突破口。麒麟電池所使用的第三代CTP技術是新能源汽車動力電池無模組結構創新最高水準的代表，寧德時代也著重強調了麒麟電池在結構設計上的全新思路，通過多功能彈性夾層提高系統集成效率，電芯倒置空間共享進一步增加能量空間。2.1CTP技術迭代至第三代無模組技術以整車一體化的思路釋放了動力電池的能量空間，提高了能量密度。傳統的電池結構是首先將多個電池的最小電能儲存單元-電芯封裝到一個模組中，通過統一的邊界與外界進行能量交換，多個模組在電池管理系統（BMS）和熱管理系統的控制和管理下進一步形成了電池包。模組主要對電芯產生固定保護作用，在其內部封裝電芯時所需要框架結構零件以及絕緣組件消耗了相當一部分的電池空間。以比亞迪、寧德時代為代表的電池制造商開發出了無模組技術，跳過了模組封裝的步驟，將電芯直接集成到了電池包中。目前無模組技術可以主要分為CTP(CelltoPack)、CTC（CelltoChassis）、CTB(CelltoBody)三種類型。CTP技術最早由寧德時代在2019年提出，采用一個大虛擬模組結構代替了原有的多個模組。2020年特斯拉在發布會上強調的CTC技術與比亞迪在2022年5月在CTP技術上進一步提出的CTB集成方案有很多相似之處，將電池包與汽車底盤集成在一起，集成效率進一步提高。除了已經發展較為成熟的CTP集成方案，寧德時代自2020年提出CTC概念以來也積極對其進行布局，并透露將于2025年左右推出高度集成化的CTC方案。麒麟電池所使用的CTP技術自寧德時代首次提出以來已經過三次迭代。CTP1.0技術采用虛擬的大模組概念，使用綁帶代替傳統模組的側板，體積利用率達到了55%，系統能量密度達到了180Wh/kg，能夠支持500公里的整車續航里程。CTP2.0技術進一步利用箱體上的縱橫梁來代替端板，體積效率相比于1.0方案提升了30%，同時，整體的能量密度增加至200Wh/kg，能夠搭載750V高壓充電平臺實現2.2C的充放電倍率，可以支持600公里的續航里程。CTP3.0技術則是使用多功能彈性夾層替代了原本的橫縱梁和水冷板，擴大換熱面積的同時也增強了電池的結構強度，能量密度比2.0方案提高了25%，在續航里程上也有較大的突破。2.2麒麟電池內部結構設計獨具匠心麒麟電池的結構設計主要是在滿足散熱和結構強度的需求下，兼顧空間利用率，提升電池的集成度。為了保障電池包的結構強度，麒麟電池還在下箱體上增加了額外的定位結構來固定電芯和多功能彈性夾層。根據麒麟電池的專利文件，多功能彈性夾層是通過自身上設有的第一定位部和下箱體上第二定位部配合安裝于下箱體上，提高了安裝精度并簡化了原有定位結構。此外，麒麟電池箱體結構的側壁上和下箱體表面設有限位凹槽，對電芯進行限位抵接，保障了電池組在各個方向上的結構穩定性，防止電芯之間的相互擠壓，便于電芯入箱自動化堆疊。麒麟電池去除傳統的橫縱梁結構，將隔熱墊、水冷板、橫縱梁集成為多功能彈性夾層。在麒麟電池內部每兩排電芯緊靠成為一組，共享一個冷卻通道，節約出了更多空間。多功能彈性夾層替代了原來電池包里的冷卻單板，作為多功能分總集成式冷卻板主要起到了三個作用：

有效隔絕電芯之間的熱量傳導并疏散電芯的熱量。

還作為橫縱向支撐結構承受外界破壞能量，防止電芯受到擠壓形變，多功能彈性夾層內搭建的微米橋連接裝置能夠靈活自由伸縮，在高密度電芯排布的前提下保障了一定的形變空間。此外這種結構設計可以在替代傳統橫縱梁的同時也進一步優化掉了傳統冷卻板的防護底板，起到了輕量化的效果。麒麟電池結構設計的另外一個關鍵點是電芯倒置。傳統電池包中電芯正向放置，高壓連接和用于熱失控排氣的通道結構布置于電芯上方，電芯下方設置球擊防護結構。這些功能模塊的疊放，增加了Z軸方向的電池包高度，擠壓了電芯可用空間。當電芯倒置時，位于正極的防爆閥朝下擺放，在熱失控場景下，高溫氣流向汽車底部排出。高壓連接線束和失控排氣通道從電池上方集成到電池下方，和底部的球擊空間實現了一體化，電芯節省出了6%的空間。在依然滿足底部球擊可靠性等國標測試要求的情況下，減少功能模塊的空間占用，把空間留給電芯排放或是電池包外部尺寸的壓縮。2.3麒麟電池結構設計促進熱管理性能優化電池的熱管理是提高快充性能和緩解“安全性焦慮”必須要解決的關鍵性問題。麒麟電池更卓越的熱管理性能配合系統能量密度的提升，是寧德時代對800V高壓平臺大功率快充趨勢的戰略性布局。寧德時代對于“充電焦慮”和“安全性焦慮”給出的解決方案是基于結構設計創新提高熱管理效率。高倍率的充放電時電池溫度上升較為明顯，熱量不均勻的分布在各個單體電芯上，電芯溫度越高其壽命衰減越快，電芯間溫度的差異也會導致電池包內單體電芯壽命和性能逐漸產生較大的差別，進一步損害電芯性能。更為重要的是，在高功率充電條件下，電池的內阻大量產熱，導致大功率充電過程電池溫度急劇上升，容易引發熱失控的鏈式反應，進而對電池的安全性提出挑戰。全新的冷卻板排列方式擴大了換熱面積。麒麟電池將液冷系統和隔熱墊集成于多功能彈性夾層中置于電芯之間，相對于傳統的整塊鋪設在電芯上方的液冷板方案，換熱面積擴大了4倍。得益于更大的冷卻面積，電芯的控溫效率提升了50%，麒麟電池能夠在接收高壓大電流高功率輸入的同時保障電芯溫度穩定在安全區間內。在極端情況時，電芯可急速降溫，有效阻隔電芯間的異常熱量傳導，避免電池在非正常工作溫度下造成的不可逆損傷，有效提升電芯的壽命和安全性。除了排布方式的創新，麒麟電池熱管理性能的提升也得益于更先進的冷卻板內部結構。從寧德時代專利號為CN114497826A的水冷板組件、水冷系統、電池及其箱體以及用電裝置結構圖中，液冷板是一種口琴式結構，有外層冷卻通道和內層冷卻通道，其中一層可以作為非液冷冷卻通道如風冷通道，水冷板組件可以以兩種冷卻方式對電池單體進行冷卻，從而提高了冷卻效果。該非液冷冷卻通道由于內部不填充冷卻液，因此通道壁可以適當地朝向通道內部空間變形，從而使得口琴管板厚度方向的兩個側面可以吸收電池單體的膨脹，避免電池單體受擠壓損壞。既提高了冷卻效率，也起到了增加結構強度的作用。3麒麟電池已實現量產裝車，新技術落地催生投資機遇3.1麒麟電池已實現量產裝車極氪009ME版本是寧德時代麒麟電池的全球量產首發車型，已于4月16日開啟交付。4月16日，極氪009ME版正式開啟交付，作為寧德時代CTP3