电动汽车电池续航技术突破（电池组技术又一突破）

最近，电动汽车科技可谓是惊喜不断。

宁王刚刚宣布，2023年将量产续航达到1000公里的电动汽车。

紧接着，梅赛德斯宣布他们的新电池组已经可以使电动汽车在真实世界中的行驶里程超过了1000公里，相当于每 100 公里消耗不到 10 千瓦时（度）的能量。

注意，这是实际续航里程，不是理论续航。

续驶里程是电动汽车重量、空气动力学、驾驶模式和电池中存储的总能量的函数表现形式，将方程式简化后得出续航里程与电池组的能量密度呈线性关系，即电池组能量密度越高，续航里程越高。

因此，提高电池组能量密度就能提升电动汽车的续航里程。除了电池组能量密度的提高，车辆重量的减轻也是提升续航里程的一个重要因素

而最新的CTP技术就是宁王和梅赛德斯宣布电动汽车的续航里程达到并超过1000公里的关键。

先来看看什么是CTP技术。CTP是cell-to-pack的简称，意思是单电池到电池组，是一种电池组的集成技术，即通过优化电池的有效体积来提高电池组的能量密度。

CTP最近频繁的出现在电动汽车行业中，是因为车企越来越青睐于这种技术。它具有将容量利用率提高约 15% 至 50% 的潜力，具体取决于电池单元格式。

此外，零件数量最多可减少 40%。遵循这种设计理念，车企制造商还可以选择利用电池组能量密度的优势来使用更便宜、能量密度更低的电池，例如磷酸铁锂电池。

因此，虽然磷酸铁锂电池的能量密度在单电池水平上确实落后于三元锂电池，但应用 CTP 技术显著缩小了包装级别的差距，最先进的 LFP 电池的能量密度已经达到180 Wh/kg。

受成本效益、高性能和安全电池的共同愿景的启发，大多数电动汽车制造商都倾向于采用由众多电池模块组成的通用电池组配置。这些模块中的每一个都由一组单独的电池单元组成。这些模块和电池通常是液体冷却的，并由电池管理系统进行智能监控和管理。

然而，这种模块化设计并不理想。例如，模块的非活动区域——外壳、端子板、侧板、内部连接器、电池管理和冷却系统，都会增加重量，占用宝贵的体积并最终影响电池组的能量密度。

鉴于这些缺点，许多电动汽车和电池制造商正在完全淘汰模块，而是选择用CTP技术将大尺寸电池直接集成到电池组中的。

比亚迪的刀片电池就是一个典型的例子，单节电池跨越电池组的整个宽度，提供电池到电池的连接。电池组的集成效率提高了 50% 以上。虽然标称电压保持在 3.2 伏，能量密度为 166 Wh/kg，但 CTP 架构将体积能量密度提高到了 448 Wh/L。

然而，在 CTP 电池组中通常使用的是大容量电池，特定电池的充电/放电特性必然会存在很大差异，甚至会以不同的速率退化。这种不平衡不仅会影响性能，甚至会带来安全风险。

为确保电池组中的所有电池都发挥最佳性能，电池科学家 研发了一种“自我修复” 的系统，该系统利用一套软件算法和相应的硬件来识别并主动修复一个电池或一串电池，使其恢复到优化的性能水平. 这确保了整个电池组始终具有均匀的电池性能。

随着对 CTP 技术的兴趣日益浓厚，制造商正在寻找创新方法来进一步优化这些电池组。因此，虽然主动液体冷却已成为电动汽车设计的标准，但冷却系统需要泵、管道和冷却剂，这会消耗能量并增加重量。

而梅赛德斯的CTP 技术比较新颖，他们的创新点在于使用了被动冷却（空气冷却）的方法，用于散发电池组的热量。

这种被动冷却是通过整个电池组的智能电池管理来实现的，结合底部的集成冷却板，以及随着温度升高而打开的通风口。

这些能够缩小电池的外形，并将巨大的能量内容装入一个非常小的空间，因此他们的电池组重量减轻了 30%，电池组的能量密度接近 400 Wh/L。

电池组能量密度提高，车辆重量减轻，这种创新的CTP技术使得电动汽车的实际续航超过了1000公里。

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作者为中国科学院博士，美国藤校研究员，科学技术控，接触一线科技研发，乐于分享，欢迎关注科技酷探。