車企、電池企業都將電池系統研發擺在了重要位置。 自2019年，寧德時代推出CTP電池包技術以來，電池企業和車企的電池系統技術層出不窮，都將解決熱失控和結構簡化擺在了重要位置。 防止熱失控解決的是安全問題，結構簡化則是應對電池系統的能量密度提升需求。 《電動汽車觀察家》整理了下市場上有名號的電池系統，各個企業的側重點不同，解題思路略有差異。 有的電池系統從名稱上可以看出設計的側重點： 例如彈匣電池、琥珀、云母等名稱，取意包裹，以堵為主，這些企業主要精力放在解決防止熱失控層面上，包裹、隔熱是主要目標，然后配合冷卻系統進行熱交換； 例如大禹電池，取意“大禹治水，疏而不堵”，當然企業也不是真不“堵”，只是在熱交換上下的功夫更多，寧德時代CTP3.0麒麟電池和特斯拉4680 CTC也是類似。 有的企業則主要把電池包結構簡化做到極致，兼顧結構強度，例如刀片電池CTB結構和CTP3.0的麒麟電池等電池；有的企業仍然有模組的路徑，例如蜂窩電池、彈匣電池、大禹電池、奧特能電池，以及零跑的CTC（實際上是模組集成到底盤）。

資料來源：《電動汽車觀察家》整理

《電動汽車觀察家》就為大家盤一盤業內不同企業的電池系統側重點和解題思路。

01 如何防止熱擴散

解決熱擴散是電池包技術的重點。從電池包技術發布來看，一部分企業側重堵，一部分疏堵結合。 （1）以堵為主的電池系統——彈匣、琥珀、云母、天工、蜂窩 《電動汽車觀察家》整理發現，廣汽的彈匣電池、嵐圖的琥珀和云母電池、哪吒的天工電池等相對較為側重圍堵，將電芯隔絕進一個相對安全艙的環境，然后搭配冷卻系統來應對熱失控。 彈匣電池通過網狀納米孔隔熱材料、耐高溫的上殼體來構筑安全艙，電芯熱失控不至蔓延。材料方面，選擇的是網狀納米孔隔熱材料——二氧化硅基的軟質納米材料。這種納米材料間隙大概是20納米，空氣在這種間隙中是不會流動的，導致熱量很難隨空氣傳導到外界。 彈匣電池上殼體耐熱溫度達1400℃以上，將熱量控制在相對可控的范圍內。

廣汽在電池包的內部設計了導熱路徑，高溫可以通過導熱路徑進行疏散（當電池包內壓力過大的時候泄壓閥會平衡電池包的壓力）。同時熱量會在電池包內進行流動并降溫，配合大面積的全貼合液冷系統及時將溫度控制到安全范圍。

據廣汽介紹，他們這個三維導熱系統配合與模組全貼合的熱冷系統，加上更寬的導熱管路以及散熱通道，也能使散熱面積提升40%，散熱效率提升30%。

彈匣電池

嵐圖推出電池系統主打三維隔熱墻技術，純電車型的電池系統稱為琥珀和增程版車型則被稱為云母電池。 兩種電池系統最大的差別在于材料和隔離方式不同，琥珀電池是在電池包內填充有機硅復合材料，將圓柱電芯包裹起來像“琥珀”，云母則是采用耐高溫的云母片加氣凝膠層疊堆疊。

嵐圖的“三維隔熱墻”

哪吒的天工電池也主打密艙式的電池包設計，哪吒汽車在電芯間采用了航天級的阻燃材料，隔熱在1000度以上。 熱管理方面，哪吒的思路是熱電分離、定向熱疏導以及高溫絕緣等相對常規的方式。

天工電池

江淮的蜂窩電池基于圓柱電池，建立熱失控安全開發流程。 通過模組電隔離與熱隔絕方案實現單個電芯爆噴后能量釋放受到控制；再通過簡易電池包，通過模組防護、電池包排氣路徑設計,實現相鄰模組間安全隔離。此外，還有液冷扁管進行熱交換。

蜂窩電池 當然，江淮的蜂窩電池和嵐圖的琥珀電池都采用的是小圓柱電芯，能量相對較小，單體熱失控，電池系統封控難度相對較小，傳統的冷卻方式應該足以應付。 同樣是圓柱電芯，蜂窩電池、琥珀和特斯拉4680 CTC方案很類似。 從對德州特斯拉4680 CTC方案拆解視頻上來看，電池已經成為整車的一部分，并通過絕緣層和隔熱阻燃層進行隔離，同時蛇形冷卻管來進行冷卻。

資料來源：知化汽車

當然隨著4680電芯的增高，蛇形管也會充分利用這個高度。

資料來源：知化汽車 （2）“變堵為疏”，以疏為主——大禹、麒麟、魔方 長城的大禹電池方案是以疏導為主，隔離為輔。 隔離方面，大禹電池的電芯能做到熱源隔斷，每個模組間也能做到熱防護。模組間采用高溫絕熱復合材料，阻止火焰沖擊和長時間傳熱傳導。防護罩設計定向排爆出口，能快速將模組內部高溫氣火流排出。

資料來源：大禹電池熱隔斷方案

電池發生熱失控過程中會產生大量高溫、高壓氣火流，大禹電池技術通過對多種類換流通道設計方案仿真模擬，實現換流強度和比例的精準化設計，有效控制熱源按預定軌跡流動，減少對相鄰模組的熱沖擊，可以避免再次引燃。

資料來源：大禹電池

通過大量的仿真，對于氣火流的強度和比例進行精準化的設計，根據氣流強度的沖擊的大小，溫度的變化，按照熱源軌跡去流動，避免對相鄰的電芯相鄰的模組產生急劇性的熱沖擊，引發第二次熱失控。 目前看，蜂窩電池、彈匣電池、大禹電池、奧特能等電池系統仍然保留模組，在電池的集成度和空間利用率方面遠不如無模組電池。 寧德時代麒麟電池CTP3.0版本，和長城電芯隔熱思路有些相似，都是將材料進行了復合。 不過，寧德時代的集成度更高。麒麟電池包取消了橫縱梁、水冷板與隔熱墊原本各自獨立的設計，集成為多功能彈性夾層，并通過內置微米橋連接裝置伸縮，來配合電芯呼吸。

資料來源：寧德時代

這個多功能彈性夾層起到一定的隔熱作用，但同時通過更大的換熱面積，來迅速帶走熱量。 值得一提的是，寧德時代通過將底部水冷功能件置于電芯之間，使換熱面積變為原來四倍。這種設計對大功率充電十分友好，其通過電芯大面冷卻，將電芯控溫時間縮短至原來的一半，從而適應更大電流和更高電壓的快充。目前麒麟電池可支持5分鐘快速速熱啟動及10分鐘快充至80%。

資料來源：寧德時代 好處在于，在極端情況時，電芯可急速降溫。多功能彈性夾層有效阻隔電芯間的異常熱量傳導，可避免電池非正常工作溫度造成的不可逆損傷，有效提升電芯的壽命和安全性。 上汽的魔方電池也是以疏導為主。上汽的電芯是躺式放置，只有兩層電芯，一旦一顆電芯熱失控，只會蔓延到它上下那顆接觸面積大的電芯，并通過水冷系統帶走一部分熱量。 左右兩側的電芯由于接觸面積小，且有隔熱材料防護，熱失控的幾率大為減小，因此電芯的熱失控整體是可控的，不會帶來多米諾骨牌效應。

魔方電池隔熱示意圖 總結起來，就是由于上下兩顆電芯是大面接觸，一旦發生熱失控以犧牲上或下面的電芯為代價，以減少左右兩側的熱傳導，然后通過立式冷卻組件，將熱傳導出去。

魔方電池結構 魔方電池和麒麟電池的冷卻組件都采用立式結構，不過麒麟電池的換熱面積顯然更大。 02 結構簡化了嗎 電池企業和車企從系統層面考慮電池安全，電池能量密度也要從系統層面考慮，簡化電池包結構，逐步向整車電池集成化發展。 目前看，蜂窩電池、彈匣電池、大禹電池、嵐圖的琥珀電池、天工電池、奧特能和零跑的CTC等電池包仍然是有模組的結構。這些電池包的結構沒有明顯簡化。 目前看無模組結構，是以刀片CTB結構、麒麟電池、魔方電池等為代表，尤其以比亞迪和寧德時代走在前列。 比亞迪率先達成了“電池車身一體化”（Cell to Body，CTB），即將電池上蓋與車身地板進一步合二為一。

資料來源：比亞迪

其意義在于，將原來電池包“三明治”結構，進化成整車的“三明治”結構，有效降低電池對于車輛垂直方向空間的占用，同樣的車高尺寸下，垂向乘坐空間增加了10毫米，進一步釋放提升車內空間潛力。 在Z向（即垂直向）高度寸土寸金的情況下，10毫米的意義重大。 當然其優勢不僅于此，受力更加均勻，車輛安全性得到提升，后文會具體介紹。 另一家比較領先的技術是寧德時代CTP3.0麒麟電池。從電池包集成角度來看，目前無出其右者，電池包的體積利用率最高可達72%，能量密度最高可達255Wh/kg，可實現整車超過1000公里續航。

資料來源：寧德時代

麒麟電池的集成度高，主要得益于其將電池包中橫縱梁、水冷板與隔熱墊原本分開的結構整合，電池包內部放置電芯的空間得以有效提升。 魔方電池也在盡可能簡化材料為電芯騰出更多空間，例如這種躺式排布，還可以最大程度節省隔熱材料的應用。例如，以前需要用6片隔熱材料的，現在僅用2片就夠了。絕大部分空間都可以用來容納有效的電化學材料。 當然同樣得益于躺式電芯對排布，可以更多更挪出車輛橫向（車寬）方向，實現了電池包對小體積，但是不以犧牲電池電量為代價，也算是對電池集成度對提升。 目前來看，寧德時代和比亞迪的CTP技術是徹底取消了電池包的橫縱梁，不過，比亞迪的CTB結構、上汽魔方電池以及特斯拉CTC結構仍然存在結構梁。從結構圖上看，比亞迪有一根橫縱梁、魔方電池有兩根，特斯拉CTC似乎也有三根橫梁。

資料來源：搜狐汽車 特斯拉整個4680結構電池包被3根橫梁分成四個區域，也就是說大概有3根橫梁。

特斯拉拆解視頻 當然橫縱梁是不能貿然取消的，這取決于在無梁的情況下，電池包的結構強度是否保證電芯安全。 目前看，寧德時代的電池包結構簡化程度相對最高。

03 結構強度如何

無模組電池包最讓人擔心的除了維修，就是結構強度是否足夠，能否保護電芯安全。 因為無模組電池包往往也會將起支撐作用的橫縱梁一并簡化掉。 傳統電池包一般有4-5根梁，以奧特能電池包為例，可以看出，電池包結構中有很明顯的橫縱梁。 ?

橫縱梁是通過橫亙整個電池包的橫縱交織立體結構，將來自外界的碰撞能量充分地分解與吸收。 在比亞迪刀片電池CTP結構中，不僅簡化掉了模組，同時簡化掉了電池包中的橫縱梁。比亞迪是讓每一個電芯都充當結構件，這樣如果有100個電芯就是100根梁，其強度可想而知。 刀片電池CTP結構還借鑒了非常成熟的蜂窩鋁板的結構原理，在100個電池組成的電池堆的上下兩面上，粘貼兩塊高強度的強度板，形成了類似蜂窩鋁板的這種結構，使強度再次升級。

這一思路沿用在了比亞迪的CTB技術上。CTB技術使刀片電池通過與托盤和上蓋粘連，形成類蜂窩鋁板的“三明治”堅固結構，長條形的刀片電池密布于電池包中，均勻受力，大幅提升電池包結構強度。 此外，傳統電動汽車結構設計中，為保護電池安全，車身傳力結構被打破，導致車身傳力不暢，極端碰撞情況下安全風險加劇。 比亞迪e平臺3.0上，車身地板橫梁左右貫通，且采用閉口輥軋件設計，大大提升側碰能量傳遞和車身結構的穩定性。同時得益于高安全性的刀片電池，以及電池包類蜂窩鋁結構，使電池可以作為傳力結構的重要組成部分，傳遞并吸收能量，從而提升了車輛安全性。 寧德時代的麒麟電池則是在電池包的范圍內考慮強度問題。麒麟電池的結構強度，還少不了那個多功能的彈性夾層。彈性夾層也能起到受力結構的作用，電芯和多功能彈性夾層組成了一體化的能量單元，成為行車方向上的受力結構，從而提高了電池結構強度和抗沖擊能力。 《電動汽車觀察家》理解，特斯拉CTC電池包是通過結構梁來進行支撐，同時大量灌膠也對電芯有支撐和保護的作用。不過，有意思的是，特斯拉CTC電芯結構沒有與電池包底部進行直接整合，通過一個云母支架放置，而且根據視頻拆解人說對情況，云母支架也并未通過膠水與下箱體連接。 《知化汽車》認為，電芯與下箱體直接粘接，整體形成蜂窩狀結構才是一個更加強壯的方案。

資料來源：知化汽車

04 電池擺放有技巧

除了電池包結構上的設計，車企和電池企業在電芯的擺放上也煞費苦心。例如，上汽的魔方電池，主要特點就是躺式電芯。 寧德時代CTP3.0的麒麟電池電芯是倒置。 立式電芯一般都會被電芯殼體的頂蓋厚度、頂蓋底部到隔膜的距離、底托片厚度等占據，在高度方向上利用率并不高。

傳統的立式電芯

魔方的躺式電芯有效改善了這一情況，不僅電池包高度方向得到了充分利用，電池中活性材料的占比也大大提升，從而導致體積利用率則明顯提高。 江淮的蜂窩電池也是采用電芯橫向擺放的方式，這倒是圓柱電芯常見的擺放形式。

魔方電池的電芯躺式放置 寧德時代倒置電芯的方式，顯然比躺式電芯電池包的空間利用率更高。 倒置電芯，失控排氣和底部球擊共用空間，就給電芯多留出了中6%的空間。

資料來源：寧德時代 ? 麒麟電池包的體積利用率最高可達72%，應該是比魔方電池躺式電芯，空間利用率更高。 目前來看，電池包系統集成角度來看，比亞迪和寧德時代的優勢最大。不過比亞迪的問題在于，其刀片電池是非標電芯，在規模上優勢并不明顯。而寧德時代則可以通過標準化的電芯來達到規模優勢。 此外，比亞迪的刀片電池結構更適合磷酸鐵鋰電芯，仰仗的是材料的熱穩定性較高，但是應用到高鎳的三元電池領域，電芯的大面接觸，熱傳導速度會很快，電芯長寬的優勢可能會變成劣勢。 寧德時代最新一代的CTP3.0麒麟電池包，目前看可采用的目前所有主流化學體系，包括鈉離子電池。 不過，比亞迪的CTB結構推出，領先寧德時代一步達成電池車身的一體化結構，從整車到電池的集成角度看更領先一步。 由于目前特斯拉4680 CTC結構的信息相對較少，不好判斷。就目前情況看，寧德時代和比亞迪在電池系統的設計上更具系統性，確實處于行業的領先位置。 ? ?

編輯：黃飛

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