動力電池成本佔整車成本的40%，甚至還要更多，降低動力電池成本一直是電池供應商和主機廠的重要任務之一。現有的電池Pack結構，通常由“電芯-模組-整包”的三級結構組成。若干個電芯組合在一起，被稱為“模組”；若干個模組組合在一起，再加上BMS、配電模組等零部件，就成為“電池Pack”。為動力電池降本，主要手段之一就是減少“模組”的成本，但現在這種手段已經到了瓶頸期。
如何既能降低電池成本，又能提高能量密度，增加續航里程？
CTP技術或許是當下最好的選擇！
CTP技術全稱Cell To Pack，也叫無模組技術，現有兩種不同的技術路線。一是徹底取消模組的方案，以比亞迪刀片電池為代表；二是小模組整合為大模組的方案，以寧德時代CTP技術為代表。此外，比亞迪刀片電池專攻磷酸鐵鋰電池，寧德時代則以高鎳三元鋰電池為主。
比亞迪刀片電池，就是在此前方殼電池的基礎上，將電芯做“長”，做“薄”，形狀類似刀片。根據公開資訊顯示，比亞迪一共有5種不同的電芯規格，具體資料如下表所示。這種電芯其實高度同現在方殼電池相比沒有變化，厚度相比軟包電芯略厚，主要變化是長度，從435mm一直到2500mm都有。這裡面，比亞迪具體是如何做的，根據目前的資料還不清楚。
這種電芯想要組成電池PACK，就要依賴CTP技術。這種技術一方面提升了電池PACK的包內空間利用率，增加了帶電量；另一方面又減輕了PACK重量，提高了整包的能量密度。
比亞迪刀片電池專利圖
現有三級結構電池PACK示意圖
根據比亞迪申請專利能看到，在電池包總體積一致的情況下，現有的電池PACK結構，多出了各模組的側板、端板、緊韌體、橫樑、縱梁等元件，包內空間利用率大概在40%左右；而採用了CTP技術的比亞迪電池包，除去電池管理系統、配電箱等元件，包內空間利用率大概在62%左右。受到不同的電芯佈局方式影響，包內空間利用率分別為55%、60%、62%、65%，如有需求甚至可以達到80%。即使是同一輛車，採用CTP技術的電池PACK後，帶電量約增加20%-30%，續航里程也能提升20%-30%。
寧德時代在去年法蘭克福車展上，公佈了自家CTP技術的部分資訊，這種電池PACK由至少兩個以上的大模組構成（如下圖），每一個模組之間通過固定件連線在電池托盤上，最終電池PACK通過安裝樑固定在不同車型上。
寧德時代CTP技術電池Pack示意圖
寧德時代CTP技術電池模組爆炸圖
根據寧德時代專利能夠看到，一個大模組裡面被若干個塑料材質的散熱板分割成一個個小的空間，方殼電芯就像電腦硬碟一樣，可以插進這些小空間。每個電芯的側面還貼有導熱矽膠墊片，且電芯寬度方向的散熱板留有散熱通道，可以直接於外部的冷卻管路連線。根據相關資料顯示，這樣做能夠減少約40%的零部件，這些零部件來自模組之間的連線線束、側板、底板等。此外，在電池體積不變的情況下，採用CTP技術的電池Pack包內體積利用率也提升了15%-20%。
1、輕量化。CTP技術能夠最大程度的減少電池Pack內部，各個模組之間的側板、底板、連線線束、固定件、非必要的橫樑，縱梁等零部件，對於電池的輕量化非常有幫助。
寧德時代CTP技術電池模組連線方式
2、電池能量密度提升。這裡面有兩個維度，第一個是重量比能量密度，這種說法也是我們常見的；以寧德時代的CTP技術為例，重量比能量密度能達到200Wh/kg。第二個維度是體積比能量密度，以比亞迪的CTP技術為例，體積比能量密度相比過去能夠提升50%，不同規格的電芯體積比能量密度分別為439Wh/L、448Wh/L、449 Wh/L、450 Wh/L。
作為對比，採用CTP技術的比亞迪磷酸鐵鋰電池Pack的重量比能量密度已經達到了180Wh/kg，堪比當下採用NCM811電芯的電池Pack了。
比亞迪刀片電池的另一種佈局形式
3、成本低。事實上，CTP技術落地的一個重要推動力就是降低動力電池成本的需求。以比亞迪為例，新產品的成本可以降低20%-30%。這裡麵包含電池Pack本身的成本的因素，也包含簡化了生產組裝工藝，導致不良率下降的因素。寧德時代雖然沒有透露成本優勢，但因為生產效率提升50%帶來的積極影響，顯然不可忽視。
1、電池碰撞安全。傳統三級結構的電池Pack，因為有模組的存在，所以碰撞安全多了一層保護。採用CTP技術的電池Pack，除去Pack的邊樑，電芯將直接承受碰撞的衝擊。
從現有的資料來看，以寧德時代為例，Pack的框架是鋁型材直接擠壓成型，以增加強度；每個大模組內部的塑料殼體通過注塑成型，注塑時將散熱板嵌入箱體模具內，實現一體成型。
寧德時代CTP技術電池模組內的散熱板示意圖
2、電池熱管理。由於新技術改變了電池Pack的結構，勢必會對電池的熱管理系統，甚至BMS系統提出全新的設計要求和策略，這是軟體層面的考量。
從硬體層面來看，比亞迪為這種電池Pack設計了新的排氣孔和排氣通道。排氣孔對著電芯兩端的防爆閥，當火焰、煙霧或氣體從防爆閥中排出，會通過排氣孔進入排氣通道，排出電池包外。現有的電池Pack則沒有類似的排氣通道設計，火焰、煙霧或氣體很容易聚集在模組內，對電芯造成二次傷害。
比亞迪刀片電池的排氣通道設計（103為防爆閥，221為排氣孔，222為排氣通道）
類似的設計，我在寧德時代的專利申請上也看到了，且針對三元鋰電池更易發熱的情況，採用寧德時代CTP技術的每一個電芯，內建在上下殼體中。殼體中間填充有導熱膠，電芯側壁和殼體之間還有壓力或溫度感測器。前者用來檢測電芯的外形變化，後者用來檢測溫度變化，以排除故障電芯，提前預電芯測熱失控現象。
3、售後維修便捷性和成本。這是知乎大V朱玉龍提出的一個疑問——因為電芯或採取某種方式（或許是粘）直接固定在電池Pack的托盤上，因此4S店在日後的維修中，一是對技術提出了更高的要求，二是某個電芯故障，或許需要更換整個電池組。
比亞迪刀片電池的又一種佈局方式
4、電池的一致性。目前有分析推測，採用CTP技術的電芯，其內部或許是幾個更小的電芯以並串聯的方式一個一個連線起來。無論該推測是否正確，這種新的技術對於電池的一致性確實提出了更高的要求。這裡面也包含兩方面的內容，一是電芯生產過程中的一致性，二是電池使用過程中的一致性。而電池的一致性，一直以來都是國內電池生產商難以很好解決的問題。
除了上文所述的寧德時代和比亞迪之外，長城汽車的蜂巢能源、國軒高科等電池企業也都在研發自己的CTP技術。
據蜂巢能源透露，他們的CTP技術既有無模組方案，也有大模組方案。相比蜂巢能源傳統的590模組，CTP-G1減少24%零部件數量，每Wh電池成本降低0.1元；CTP-G2提升5%-10%重量成組效率，提升5%空間利用率，減少22%零部件數量，每Wh電池成本降低0.21元/Wh。只是目前還沒有更多的技術資訊透露出來。
蜂巢新能源的CTP電池展示
另一方面，今年3月比亞迪將正式釋出“超級磷酸鐵鋰電池”，屆時關於比亞迪的CTP技術或許會有更多訊息。北汽新能源則確定要在EU5上，率先搭載採用了寧德時代CTP技術的電池，我們也可以期待。按照主機廠動力電池的測試流程，預計今年Q1末，我們就會看到更多采用了CTP技術的電池公佈技術亮點。
CTP技術能夠顯著提升電池能量密度，提高純電動車的續航里程，這對消費者而言是一件好事。然而，迴歸文章標題的疑問——CTP技術能讓我們的車更安全、更便宜嗎？目前為止，仍需打個問號。安全方面，最基礎也是最重要的電池一致性，國內電池企業同日韓電池企業還有較大差距；成本方面，由於電池供應商會掌握更大的話語權，新技術帶來的電池成本的降低，是否能體現在車輛的指導價上還未曾可知。
當然，我們有理由相信，當CTP技術成為一種趨勢後，我們現在的擔憂將不再是問題。