WNEVC 2020 | 宁德时代梁成都：CTP，动力电池高校成组技术创新

2020年9月27-30日，第二届世界新能源汽车大会在海南省海口召开，本次大会以“共克时艰、跨界协同、合作共赢”为主题，为进一步加强国际交流与合作，加速突破新能源汽车市场化障碍，加快推进“电动化、智能化、共享化”融合发展，由中国科协、海南省人民政府、科学技术部、工业和信息化部、国家市场监督管理总局共同举办。其中，在9月29日举办的“先进动力电池技术创新” 主题峰会上，宁德时代新能源科技股份有限公司研发联席总裁梁成都发表精彩演讲。 

其主要观点如下：

• 发展趋势方面，以CTP为代表的动力电池系统高效成组技术是未来创新趋势。主要优点包括：（1）简洁设计：零件数量降低40%，能量密度增加10%-15%；（2）冷却高效：寿命延长10%；（3）成本更优：成本降低10%；（4）系统可靠；（5）产品安全。

• 性能方面，CTP可以实现210 Wh/kg高系统能量密度、16年或200万公里超长寿命、9分钟超级快充、2 ℃/min低温速热和安全智能预警等优异性能。

• 安全方面，CTP可以达成比传统系统更好的安全可靠性，可实现高能量密度三元体系的系统无热扩散。

以下内容为现场演讲实录：

尊敬的吴锋院士，各位同行，下午好！我叫梁成都，来自宁德时代，在我开始我的演讲之前，我衷心的表示我的感谢，感谢汽车工程协会和大会组委会对我们创新工作的认可，给了我们这次机会分享我们的工作。

我先谈一下宁德时代的创新体系，有四大创新体系，一是电化学材料的创新体系，那是我最熟悉的体系，但是，今天我们讲的不是这个体系，我们讲的是另外一个创新体系——结构工程创新，三是智能制造创新体系，四是三元模式创新体系。今天要讲的技术是CTP动力电池高效承租技术创新，这个创新工作的背景如下。

新能源汽车产业不断发展，发展的过程中对动力电池的能量密度、成本提出了更高的要求，这条绿色的线是对成本的要求，成本不断的被要求降下来，对能量的里程要求不断的提升。这样我们看到一个趋势，就是要求我们在成本上、结构上做减法，在性能上做加法。肖成伟主任给我们分享了未来的发展趋势，应用产品驱动有三个驱动，成本驱动、性能驱动、寿命驱动。但是，要做到这三个驱动同时整合在一起真不容易，CTP技术试图能够用一个体系满足绝大部分产品的应用需求。所以，在成本上做减法，性能上更优，同时实现长寿命。

电动车的元年是2010或2011年，宁德时代从那个时候开始做动力电池，感谢国家“十二五”给了我们支持，在座的很多专家对我们的信赖。那个项目之后我们做小模组，2014年前我们在小模组向大模组转变的过程中，逐步地减少模组机械的重量和成本；小模组往前走的过程中，逐步往大模组的方向发展；大模组变成一个完整的电池包。有了这个CTP技术，我们可以提升安全，完全做到没有热扩散，所以一个电池就真正的安全了。所以，就有了无热扩散的技术。再往后发展，我们很有可能就把电池做成一个完整的结构件，整合到车的底盘里，所以我们是由电芯到汽车底盘，这是一个长远的规划。今天大家看到的规划是我们过去持续做到今天，以及未来要实现的方向。

我简单地分享一下CTP技术。CTP技术是我们大的技术平台，也就是说，将来我们大量的动力电池产品基本上都是基于这个平台演化出去的，这个平台用四个字概括“高度集成”。高度集成的过程中一定要大量做减法，包括电芯重组技术的集成，导热胶自动分区涂胶，电芯模块成组。一个电池从原理上来说，它采用一个电的手段控制化学反应颗粒的发生，在这个过程中既要有电又要有化学，任何一个化学反应的过程中一定有热的交换，所以，除了电的管理，还要有热管理。热管理的过程中，我们把水能系统集成在里面，采用一起冲压，使得水能系统完整的结合在里面。这样做下来以后，整个零件数量降低了40%，这是一个巨大的降低。以前有大量的零件放在一起，同时，因为这些零件没有了，能量密度也得到了极大的提升。就像我们今天的手机比以前的电脑还要厉害一样，就是因为高度的集成，CTP的技术也是由于高度的集成，把所有的电子系统集成起来，大量地做减法，零件的数量降低了，性能提升了。为什么？因为高度集成了。所以，可以看到电池技术冷却性得到了极大的提升，系统成本也下降了。在化学体系不发生任何变化的情况下，系统成本下降了，能量密度上升了，零件数量减少了。这样系统可靠性增加了很多，系统的故障率降低了。通过集成之后，系统更可靠，故障率更低，由于故障率更低就会更安全，由于整个集成过程中实现给工程留出大量的空间，实现了系统没有热扩散。

我从几个方面给大家介绍我们是如何做到这些的。

首先是看设计，我们的设计是简洁设计，取消模组侧板、底板、端板，整个模组的数量减少了，同时减少了电连接、线数，水冷板集成在箱体，代替分散式水冷的负责热管理系统。这样的话，整个热管理系统的效率也很高，能量密度得到了提升，零件数量自然而然大量减少。由于零件减少，水冷系统进行高效的水冷之后，冷却很高效，一个化学反应尤其是负反应取决于所属的环境温度，当一个电池的运行温度控制低的时候，电池的寿命得到了很大的提升。温度每降低一度，一个电池的寿命平均延长了0.3年，只要冷却的效果提升，寿命就得到了很大的提升。一体式集成的系统与传统方案比，前面是条状的水冷系统，底下是一体化的水冷系统，冷却面积提升了一倍以上。冷却的效率提升了很多，因为热管理也需要消耗车里的能量，这样寿命提升了10%。由于集成上得到了很大的提升，成本更优。因为今天每一个人都有智能手机，智能手机使集成变得如此的便宜，电池包也是因为这样，由于高度的集成使得成本更优。CTP对成本的减少有一个简单的测算，因为没有模组的产线，不再进行模组的生产，从单体材料、单体电线到电池包出来，中间的物流线更短，生产的环节更快，同样的厂房、同样设备投资的情况下，效率提升了几倍，成本下去了很多。

第二，因为零件的数量减少了，零件更加优化，结构更加简洁，简洁而不简单，在简洁的情况下，成本的下降也是相当可观的，其中40%的贡献是来自于零件数量的减少。当我们在同样的体积下使用同样的物质的情况下，用同样的生产时间的情况下，我们能在里面装更多的电池，装更多的电量，能量密度更高，通过电量的增加，对于单位瓦时平均成本的下降相当可观，这样使得电池变得更加轻量。大家总结电动车太贵，点车的轻量时代，通过结构和工程方面的改进、提升，电动车一定会成为日常生活中的必需品。

由于零件的极度减少，系统变得更加可靠。左边是传统的模组，上面水冷系统的衔接，包括底下的电连接，大量的接口、焊接，所有的焊接、所有的接口都是一个风险。在生产制造的过程中，我们做一个好东西容易。但是，要成千上万的每天都在反反复复的做这个东西，要使它更可靠的办法是减少零件的使用，使它完全变成一体化。在这个过程中，我们使它的零件变得那么少了，系统在生产制造过程中缺陷的产品就更少。大会第一天大家也听说过新能源汽车出现的故障，一些意想不到的东西，这是由于以前系统设计过于烦琐，这种烦琐的设计使你的系统更不可靠，我们这个简洁的设计使系统变得更加可靠。系统可靠了就会更安全，不仅是可靠性带来的安全，而且由于能给安全留下了很多余量，使工程的设计做在里面。我们的CTP技术可以阻止热的扩散。这是1P96S的Pack87.5 KWh，我们设计了2个温度传感器T2和T1，右边的图显示触发这个热控制线以后，电的显示，从第0分钟到第80分钟的时候，温度已经完全冷到100度以下。无论是第一个温度传感器还是第二个温度传感器，整个电池包已经安全了。你触发这根电线不会引发热扩散，产品做得更加的安全。主要的原因是简洁设计之后，为安全设计留出了足够的余量。

我们进行了完整的专利布局，现在的国际形势，全世界都在互相卡脖子，我们被卡得很厉害。当然，由于我们有自己的研发投入，我们也可以卡别人的脖子。宁德时代的CTP技术从2015年启动，整整研发了5年的时间。早期是大巴车使用CTP技术，现在我们在乘用车使用CTP。CTP升级的技术前后研发了5年，在这个过程中也积累了大量的专利，这些专利从集成技术、模组、零件、工艺和设备、电芯、热管理等，总共产生了267项专利，其中有191项已经授权，这些专利包括中国专利和国际专利，其中有89项核心专利，178项属于外围的专利，形成了一个完整的专利布局。我们的知识产权有一个完整的覆盖，在完整的覆盖下，不仅为中国的企业服务，也为我们国家的技术能够在国际上竞争，因为知识产权的斗争是一个国际的游戏规则，在这一块也为我们国家能把这个技术当成一个国家名片，动力技术输出到全世界，助力我们综合国力的提升。所以，CTP技术在国际上进行推广的时候，我们开放授权使用CTP技术，在国际竞争的过程中，很多国家要求生产本地化，要求进行技术输出，我们技术可以分享。但是，技术确确实实属于中国本土生产，本土发明，也是对全世界进行授权使用，大量的国际企业已经开始授权使用我们的CTP技术，CTP技术已经进入大量的产品中，不仅是国内的一些车，在国际的车型里也已经逐步使用。

最后简单的介绍一下，CTP是一个平台，在这个平台的基础上还有差异化的划分，这里用一页PPT介绍以CTP这个平台为基础，宁德时代的技术差异化竞争的方向。差异化的配置走到高性能方向，性能驱动针对高端车和高端用户，因为能量越多，对车的使用感受越好，电池除了在车上使用之外，还有体制使用的寿命。所以，通过寿命的分享，电池的成本就会进一步降低，就像第一次使用的时候和第二次使用的时候、第三次使用的时候，一个电池使用一次付一次钱，如果能使用3-5次成本大大降低了，未来更加的清明，高效率，可以满足9分钟的快冲，以及低温速热，电池比较骄气，热又热不得，冷又冷不得，在热冷管理中还有速热的机制，还有精控制，包括安全智能预警等等，还有云平台OTA等等。

总结：我们认为将来的发展趋势，以CTP为代表的动力电池系统高效成组技术是创新趋势。这个技术的特点一是简洁设计，二是冷却高效，三是成本更优，四是系统可靠，五是产品安全。有优异的性能，也很安全。

最后跟大家分享我们公司的核心理念，也是我们公司的文化，文化才是一个公司核心的驱动力，他们说资源是可以用尽的，唯有文化生生不息。我们的文化是立足中华文化、包容全球文化，打造世界一流创新科技公司，为人类新能源事业做出卓越贡献。这里有我们的努力，也有各位同行的努力，更感谢各位老师、专家对我们的鼓励、支持、认可，今年是特别艰辛的一年，共克时艰，谢谢大家！

（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）