4680别嚣张，宁德时代麒麟电池来了

预热两次之后，宁德时代用一个3分57秒的视频和一篇公众号推文，宣告了麒麟电池的诞生。

宁德时代第一次抛出麒麟电池是在2022电动汽车百人会论坛上，此后在一周前“云上宜宾”高端对话中再次提及。

麒麟电池，不是电芯技术，是电池系统技术。

这是由方形电芯组成的电池系统，体积利用率突破72%，系统集成度创全球新高。

采用三元材料电芯时，麒麟电池系统能量密度可达255Wh/kg，轻松实现整车1000公里续航；采用磷酸铁锂时，系统能量密度也超过160Wh/kg。

在相同电芯化学体系和同等电池包尺寸下，麒麟电池能量密度相比圆柱4680电池系统要高13%。

宁德时代在百人会论坛上展示的ppt

这是一款要与圆柱4680电池系统分庭抗礼的产品。

自从特斯拉在电池日上发布了4680电芯之后，这一电芯成为“当红炸子鸡”，中外部分电池企业表态跟随。一些意见甚至认为，4680将在高端动力电池取得压倒性的优势。

不过4680电芯及其系统，想要完全压倒其他高比能方案，也没那么容易。

因为世界上没有完美的电池，任何一个产品、型号都是性能、成本和安全性等方面平衡后的结果。

除了电芯本身性能的提升以外，车企的禀赋和需求、电池企业的制造能力，都是车企选择电池的重要参考因素。

目前来看，车企在圆柱电池的成组能力、大圆柱电芯的制造难度、散热难度都会成为4680短期内快速发展的制约因素。

麒麟电池的出现，就是一个明证，4680型号电芯想要一款电芯包打天下，没那么容易。目前，动力电池的发展方向，仍然是多技术路线各显神通。

理想汽车创始人李想就在麒麟电池发布不久，公开站台宁德时代，并在微博上给出了“明年见”的评论。此后，阿维塔和哪吒也就麒麟电池，与宁德时代展开互动。

让我们先来认识下宁德时代的麒麟电池。再来看看，当麒麟对撞4680时，将有怎样的火花。

01

电芯倒置的电池包

麒麟电池最大的特点之一就是电芯倒置。

宁德时代不是第一家在电芯摆放上做文章的企业。前不久，上汽就发布了一款躺式电芯的电池包。宁德时代倒置电芯的方式，显然比躺式电芯电池包的空间利用率更高。两者在水冷功能件上的调整思路倒是一致，都从底部挪到了电芯中间。

宁德时代还将水冷、隔热和横纵梁集成，进一步提升了电池包的集成度。

（1）电芯空间利用率达到72%

从宁德时代给出的资料可以看出，其电芯是倒置的。原来顶盖向上摆放时，电池包需要给电芯上下都留出空间，上面要给热失控留出排气空间，底部要留出防底部球击的空间。

电芯顶盖向下

如今倒置电芯，失控排气和底部球击空间共用，就给电芯多留了6%的空间，相比魔方电池躺式电芯，空间利用率更高。

（2）集成为多功能弹性夹层

宁德时代还取消了横纵梁、水冷板与隔热垫原本各自独立的设计，集成为多功能弹性夹层。内置微米桥连接装置，配合电芯呼吸进行自由伸缩，提升电芯全生命周期可靠性。

横纵梁、水冷板与隔热垫集成为多功能弹性夹层

这个夹层的好处不止如此，还能起到受力结构的作用，电芯和多功能弹性夹层组成了一体化的能量单元，成为行车方向上的受力结构，提高了电池结构强度和抗冲击能力。

（3）换热面积扩大四倍

宁德时代通过将底部水冷功能件置于电芯之间，使换热面积扩大四倍。这项电芯大面冷却技术，将电芯控温时间缩短至原来的一半，从而适应更大电流和更高电压的快充。目前麒麟电池可支持5分钟快速速热启动及10分钟快充至80%。

换热面积更大

在极端情况时，电芯可急速降温，有效阻隔电芯间的异常热量传导，有效避免电池非正常工作温度造成的不可逆损伤，有效提升电芯的寿命和安全性。

因此，麒麟电池可实现全化学体系的热稳定、热安全，从而适配更高能量密度的材料升级。

冷却面积的大幅提升，有效适应车企接下来800V电压平台车型的推出。

可以说，宁德时代通过大量实车数据和AI模拟仿真，最大程度压榨了电池包内的每一寸空间。

目前来看，对于高端800V平台车型，只有圆柱4680电池系统与麒麟电池能够正面刚，但是两者到底孰优孰劣？

02

圆柱少数派

全球范围内，坚持将圆柱电芯作为选项之一的大企业，恐怕只有特斯拉。

（1）4680——特斯拉钦点

特斯拉自己制定型号并生产电芯的底气来自于销量和技术。

CleanTechnica数据显示，2021年，特斯拉全球销量93.62万辆，排名第一，市场占比达到14.4%。凭借全球超高的销量和市场占比，特斯拉的选择往往更具规模效应、具备成本优势，成为车企、电池企业主要的跟随对象。

尽管现在的特斯拉，已经应用了大量的方形电池，而且占比越来越大，但是它作为圆柱电池路线的支持者的烙印，相当深刻。

确实，特斯拉在圆柱电池上应用经验丰富。

早期，特斯拉创立之际，市场上并没有动力电池一说。特斯拉选择了工艺颇为成熟的18650圆柱电芯来做动力电池，是迫不得已的选择。

此后，延续18650的圆柱路线，特斯拉又和松下研发了21700电芯，并大量应用，替换了18650。

不可否认，特斯拉在18650和21700电芯的管理方面确实有独到之处，但是面对能量翻了几番的4680，特斯拉是否仍然游刃有余，尚不能确定。

特斯拉选择大圆柱是其技术的延续，也有其议价能量强的基础。

这只是说特斯拉在成组技术层面占有优势。但是在电芯批量制造领域，特斯拉也是个小学生，电芯能造成什么样，尚须持谨慎态度。

另外，我们还要再重复说一次，其实特斯拉自己也用了宁德时代大量的方形电池，而且占比越来越大。

（2）其它企业的选择

与特斯拉不同，其他车企的选择就更多元化一些，但基本都不在圆柱方向。

特别值得一提的是丰田的选择。特斯拉第一款量产的Roadster的模组，就是丰田汽车帮助设计的。

但是丰田自身选择的方向却是方形电池。要知道，丰田电芯的合作对象就是特斯拉电芯的主要供应商、以圆柱电池独步天下的松下电器。但是双方合资的电池企业，泰星能源解决方案有限公司选择的技术方向是方形电芯。

此外，日产、戴姆勒、通用、日产雷诺和沃尔沃等企业偏向于选择软包电芯；大众则推出了标准电芯的策略，采用的也是方形电芯。

中国车企更是方形电芯的主要拥趸，毕竟头部两家电池企业——宁德时代和比亚迪都是做方形电芯的企业。另外，目前引领智能电动汽车行业的新势力头部——蔚小理，以及新能源自主品牌领军者——欧拉、埃安等等也全都是方形电芯。2020年，中国方形电池出货量占比达到80%。

从国际数据方面来看，2020年，方形电池占比也超过49%，软包电池在全球电动车市场占比27.8%。

从现实市场占有率来看，方形电池具备领先优势，三种封装类型也将长期共存。不过，就中国而言，软包电芯的市场占有率相对较低，短期内很难成为主流。

03

4680：尺有所短

在中国，只有圆柱电芯与方形电芯一战。

理论上，圆柱电芯的技术成熟度最高，但实际上相比18650和21700，4680量产难度非常大。

在业内人士看来，尽管特斯拉、松下的小圆柱的经验丰富，但经验基本不可用在4680上，因为4680需要多项创新性技术一同应用，一个掉链子就不行。

一般来说，4680必须要选择全极耳（无极耳）技术，常规单极耳无法解决发热点的问题，而且也不能适应高功率的需求。

首先，量产难度大。

第一个难点是对卷绕机的精度要求更高。毕竟电芯尺寸大了很多，对齐难度也搞了很多。

第二个难点是极耳的焊接技术。目前全极耳生产工艺有切叠法和揉平法。切叠法是特斯拉采用的方案，其主要通过斜切成片卷起，表面起伏度较大，易造成极耳因接触程度不一致而导致内阻一致性差。此外在注入电解液时，由于两端被极耳封闭，不能连续注液生产。

揉平法是中国企业使用较多的一种全极耳方案，通过超声波或机械将极耳揉成端面。极耳在揉平过程中容易产生金属碎屑，导致电芯自放电过大，甚至发生内短路，另外揉平后端面较为致密，电解液难以进入电芯内部。

这些都会成为电芯良品率提升的难题。

其次，空间利用率低。

同等化学体系下，大圆柱电芯的空间利用率要比方形电芯低很多。某电池企业负责人举了一个例子，同样一个电池包，磷酸铁锂大圆柱电芯只能放进入50度电，如果是放方形电芯，可以装到80度电。如果同样用三元材料，方形可以用普通的532或者622的材料，但是4680必须用到高镍，才能有差不多的电量。

高镍三元虽然能量密度高，但也就意味着更高的热失控风险，在系统防护层面，必须多下功夫。

第三，传统方式散热困难。目前圆柱电芯都采用的是侧面冷却。圆柱电芯一般是轴向热传导最快，侧面散热最慢。4680大电芯，这一特点更加明显。800V高压充电下，电芯短时间会积累大量的热，侧面散热速度较慢，长此以往，会对电芯寿命产生较大影响。

特斯拉采用的方式是顶部再加上一块水冷板，实现侧面和顶部双侧冷却的效果。

特斯拉4680冷却方式

第四，如果车企不具备圆柱电池的成组技术，还要靠电池企业制造电池系统，规模效应很难发挥出来。

第五，4680的负极要用硅碳负极，才能体现能量密度提升的意义。但是硅碳负极应有也有缺点。一是成本高；二是副反应多，高膨胀性、首次充放电效率低影响电池质量；三是硅碳负极在硅体积变化影响下，SEI膜反复破坏与重新形成，锂离子被大量消耗，可能会使循环特性和电池容量下降。

4680电芯虽然在能量密度、快充性能等方面有突出优势，但是安全性挑战大，生产难度几何级上升。而且，对于车企来说，圆柱电池的成组难度很高，如果不具备圆柱电池的成组技术，其成本优势很难发挥。

04

单项冠军不如综合冠军

单体表现不错的4680电芯，在成组后似乎还是不及麒麟电池。从宁德时代给出的数据看，圆柱4680系统在能量密度、快充性能、集成度以及导热性能上，与麒麟电池相比，仍然略显不足。

麒麟电池与4680电池系统性能对比

电动汽车发展到今天，已经取得了消费者信任，进入大众化普及阶段。

动力电池面对的需求也发生了新变化：

• 续航里程达到消费者心理预期，能量密度不再是核心痛点；

• 充电难依旧部分存在，高端车型对动力电池快充能力需求凸显；

• 保有量增加，起火事故引发关注，安全性权重逐步上升；

• 需求增长太快，材料供应安全和供应价格重要性逐步提升。

基于此，针对不同的市场，车企的动力电池选择明显出现了几个趋势：

一是，中低端车型，都开始采用磷酸铁锂电池，甚至考虑钠离子、锰系材料电池，但采取大模组、无模组形式，既能做到较好的系统能量密度，成本和安全性又都很突出。

二是，极少数高端车型（比亚迪，还可能有一些企业跟随）也采用磷酸铁锂电池，主打安全牌。

三是，大部分高端车型，仍然采用三元电池，但是不急于采用高镍化，而是采取中镍、中高镍的材料路线。甚至采取三元和磷酸铁锂混排结构，来实现能量密度和安全性、成本的均衡。

四是，少数高端车型仍然追求高能量密度，以追求长续航或者轻量化。软包、圆柱、三元都有解决方案，但在系统设计和防护方面要付出更高成本。

五是，目前可以大规模商用的电化学体系依旧，结构创新和材料微创新是主流。

这一切都得益于，宁德时代开启的电池系统结构创新之路。

在宁德时代发布CTP技术之前，电池企业提升能量密度的方式只是在电芯大小、材料体系等方面进行挖掘。但材料体系的更迭是一个非常缓慢的过程，需要不断改良配方，以平衡电芯的各项性能，动辄需要几年甚至十几年时间的研发才能成熟。

但是宁德时代电池包结构简化则开辟了一条创新路径：一是，能量密度提升更高。可以在不改变电芯材料的基础上，通过简化结构就能大幅提升电池包的能量密度，难度相对更低，电池能量密度迭代速度更快。

二是，相对安全。相比电芯本身通过提升镍含量来提升能量密度，电芯的稳定性得到保证，电池系统的安全性也在一定程度上得到提升。

跟随着宁德时代的步伐，比亚迪、国轩高科、中创新航等一大批企业都陆续推出了其结构简化的电池包产品，引领了整个行业的创新。中国电池企业迅速将整车电池包能量密度推到200Wh/kg，纯电动汽车的续驶里程得到大幅提升，无疑对加速动汽车的普及起到推动作用。

2022年，宁德时代推出再次刷新记录的CTP3.0电池包，将中国纯电动汽车续驶里程轻松推到了1000公里，有效解决了电动汽车冬季续航短、续驶里程焦虑的问题，并有利于延长电池循环寿命。

宁德时代CTC技术能够达到的效果，似乎更值得期待了。

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