比亚迪刀片电池和GCTP技术

比亚迪的刀片电池即长电芯方法（重要指方形铝壳），是一种通过增大电芯的长度（最大长度和电池包宽度相当），将电芯扁长化设计，来进一步改进电池包集成效率的技术。它不是某一个特定尺寸的电芯，而是基于不同需求可形成不同尺寸的一系列电芯，具体形状如下：

正负极在两端，两端（或一端）都有防爆阀，有点软包两端出极耳+方形铝壳综合的感觉。相有关已有方形铝壳电芯方法，这个电芯最明显的优势在于散热效果好，难点在于整个电芯的结构稳定性，内阻，注液等，尤其是结构强度方面，在后面的CTP方法中，电芯要依靠自身来实现支撑。

有关此，比亚迪重要是通过成型工艺、结构设计等方面的改进提高外壳的支承强度，同时将外壳的长宽比控制在预定范围内。此外，通过集流路径的优化等方式降低单体电池的内阻，还可辅以注液工艺的改进，解决单体电池尺寸较长带来的注液时间较长的问题。

有关比能，还没有明确的一个信息，专利中也没有透露，不过，根据比亚迪昨天的一次讲演，可以大概推断出整体的一个比能趋势。

接下来，我们从专利来重点看下比亚迪的CTP方法。

（1）结构上，下图是一种CTP方法的组成爆炸图。

可以看出，单排电芯，直接铺在底板上，电芯的两端固定在端板上，由两端边框供应对电芯供应支撑，为了新增支撑力，可以在底板上新增一个支持台阶；在电池包边框和电芯大面之间有缓冲板（侧板），对电芯供应夹紧力。这个方法中没有纵横梁，也可以新增纵横梁或阻燃隔热垫之类，这样形成多个子模组，如下：

比亚迪似乎是计划用电芯自身的强度来实现自支撑，同时再依靠集成后的电芯强度来新增整个电池包的结构强度，即电芯和箱体紧紧结合为一体。这个有待最后的产品检验，对电芯壳体的强度要求很高啊。

（2）热管理

比亚迪对CTP给出了两种冷却方法，上图展示的为液冷设计。该方法是把水冷板放在整个电池包的上面，和模组顶板的直接接触，对电芯侧面窄边进行冷却；为提高导热效率，模组顶板和电芯侧面之间有导热板（可能导热胶或导热垫更合理），整个包的温度差控制在1℃以内。水冷采用U形水道设计或并行设计。

和此同时，电芯的另一侧面和模组底部之间有隔热层，以隔绝电芯和外界的热交换，起到保温用途，可采用保温棉。

这个图也可以看出比亚迪CTP热失控的基本思路，正对着防爆阀设计进气孔，将热失控发生后的气体、火焰等引导到排气通道，经排气通道排向周围环境。另外有多个模组的，模组之间会形成物理隔离；整个电池包的外面应该还会有平衡防爆阀；这个思路和ModelS的设计比较一致，难点在于IP67，热失控通道的进水腐蚀问题。

另外一个为风冷设计，同样是在电池包上面设置风道，如下所示。

风道位于电池上盖和车底盘之间，设计有导热翅片，用于增强上盖的散热面积，以提高导热板和单体电池之间的热传导效率，底板和电芯之间设置有导热绝缘层，增大底部散热。

无论是液冷还是风冷，所在的位置都是在电池包的上面，即介于电池包和车底盘之间，这个方法之前从没有见过，不知如何处理电池包和车身的紧固，另外风冷还要处理好进风口的问题。

（3）CTP的方法配置

从专利来看，比亚迪CTP的方法在8种以上，对应于不同尺寸电芯和不同的布置，也考虑到了双层电芯的方法；有关箱体的集成，CTP会有传统的车底盘和箱体分离的传统方法，也有二者集成为一体的集成底盘方法。

整个设计中，还缺少另外一个核心的电连接及高压配电方法。电连接应该会利用FPC技术，这块比亚迪走得也比较早，高压配电可能会利用下面红圈圈的空间，有点类似奥迪e-tron的思路，以及前端空中来的一块空间，见上面第4个图，类似于ModelS。

我个人感觉比亚迪的这个CTP思路做得比较漂亮，可拓展和迭代性更强些，唯一遗憾的是还没看到把整车其他部分集成进来，这点是比亚迪比CATL能够取得的一个优势。

以上是我们可以从专利中所了解到的一个总体概括。从昨天分享上PPT可以看出，比亚迪CTP（貌似称之为GCTP）的集成效率能够达到86%以上，除了大模组方法外，另有提到了用胶粘剂取代结构件的成组形式；除了功能集成铝托盘（我个人感觉水冷设计还是有可能放到电池包底部），还有功能集成复合材料托盘。这里要引起足够重视，因为所点出的两个方法趋势，均是具有对部分上游供应链颠覆的走向：即胶接取代焊接等，复合材料取代金属材料，这对搞结构件，箱体，焊接，成型设备的公司来说是重创。目前，还不了解这个趋势有多快，在比亚迪内部又有多少的比例在更换。

比亚迪的这一套CTP技术信息量不少，我简单梳理下我认为的要点（电芯内部除外）：

（1）大电芯，大模组，电芯壳体材料/工艺是个有新技术需求的地方；

（2）CTP结构上，电芯如何固定是难点；

（3）CTP热管理上，首次提出了电池包顶部冷却的设计，导热胶、保温棉之类的是增量所在；

（4）CTP热失控上，方法的可靠性不太好（这个方法已经有失效案例），可能会要更多的PACK防爆阀；

（5）连接工艺上，高强度结构胶可能是未来增量所在；

（6）多功能复合材料箱体的产业化应该会加速，对搞材料的来说是好事。