（報告出品方/作者：東吳證券，曾朵紅）
CTP 3。0 麒麟電池
核心創新為多功能彈性夾層+多模組底層空間共享
核心創新為多功能彈性夾層+多模組底層空間共享：麒麟電池取消橫縱梁、水冷板、隔熱墊原本各自獨立的 設計，整合為多功能彈性夾層，內建微米橋連線裝置，同時具備支撐、水冷、隔熱、緩衝四大功能。此外麒 麟電池電芯排列採取倒立排列，開創性的讓多個模組共用底部空間，將結構防護、高壓連線、熱失控排氣等 功能進行智慧分佈。
麒麟電池綜合性能優異，整體指標超市場預期
麒麟電池綜合性能優異，整體指標超市場預期：體積利用率超預期5%（原官網公佈67%）， 來自電芯倒放+多模組共用底部空間（6%）；系統能量密度超預期5Wh/kg（原公佈 250Wh/kg）；水冷板效果超預期，水冷麵積擴大四倍，水冷板用量擴大兩倍，原公佈兩排電 芯間插入一排水冷板，釋出時為一排電芯插入一排水冷板，每個電芯兩側均有水冷板，因此水 冷板數目/效果超預期（電芯間取消隔熱層，源於對水冷效果的信心）。
多功能彈性夾層：三效合一，化繁為簡
三效合一，化繁為簡。麒麟電池取消橫縱梁、水冷板、隔熱墊原本各自獨立的設計，整合為多 功能彈性夾層，內建微米橋連線裝置，配合電芯呼吸進行自由伸縮，提升電芯全生命週期可靠 性。
提高電池包的比能量和迴圈壽命。1）提升迴圈壽命，電芯加緊後壽命會短一半，也就是放鬆 一點的話，迴圈壽命能長一倍，水冷板附加緩衝作用；2）提高比能量：水冷、隔熱、緩衝功 能三合一，空間得到大幅節省，磷酸鐵鋰可達160Wh/kg、290Wh/L，三元高鎳可達到 250Wh/kg，450Wh/L，比4680多裝13%的電量。
多模組底層空間共享：進步提升6%的空間利用率
多模組底層空間共享，進步提升空間利用率6%。麒麟電池電芯排列採取倒立排列，開創性的 讓多個模組共用底部空間，將結構防護、高壓連線、熱失控排氣等功能進行智慧分佈，整塊 CCS取代多塊模組CCS，進一步增加了6%的能量空間。同時電芯倒置，防爆閥朝下設計，熱 失控時氣體向遠離乘客方向排出，安全性大幅提升，但倒置電芯對電池頂蓋設計要求更高。
麒麟電池 VS 4680電池
麒麟電池水冷效果略遜於4680，但空間利用率高。麒麟電池水冷板放置與特斯拉4680電池類 似，都是在電芯間夾水冷板，但特斯拉水冷板無需起支撐作用。大圓柱間散熱空間更大，上方 還有額外一層水冷板，因此特斯拉CTC散熱效果好於麒麟電池，疊加全極耳設計，非常利於快 充設計，但空間利用率低於麒麟電池，麒麟電池空間利用率72%，而特斯拉4680空間利用率 為63%。
麒麟電池衍生推測：寧德時代專利 CN216648494U
冷卻板替代橫縱梁，使支撐、冷卻、隔熱、緩衝功能四合一，有效提升空間利用率。新冷卻板以加強體的方 式插入電池排間，同時連線上蓋和下箱體，起到傳統橫縱梁支撐保護作用；兩排電芯共享一個冷卻通道，相 比一排電芯使用一個水冷板，減少冷卻板數量，降低BOM成本，有輕量化的效果，更有利於快充時散熱； 立式冷卻板打造橫向相對隔離空間，縱向電芯間有膨脹補償片+絕熱氣凝膠，有效隔熱實現“零熱失控”； 冷卻板採用內外兩層冷卻通道，可吸收電池充放電及老化時產生的膨脹，減少電池單體擠壓，提升電池迴圈 壽命；此外新水冷板轉移至箱體內部，可避免因碰撞易出現破損而導致漏液風險。
應用：麒麟電池23年實現量產，將搭載理想等新車型
寧德時代預計23年量產符合無熱擴散要求，續航1000km高能量密度的麒麟電池，其大幅提 高系統安全效能，降低高鎳三元電芯熱失控風險，有效解決行業目前的痛點，有助於加速全球 電動化程序。同時麒麟電池可適配鐵鋰、中鎳、高鎳多體系電芯，對應水冷板等結構設計會跟 隨需求變化。
快充：結構端升級
現狀：大多數電動車充電10min續航100km
充電慢是電動車行業的核心痛點。2021年支援快充的熱銷車型平均理論充電倍率約為 1C，即實現 SOC30%-80%需要充電約 30 分鐘、續航約219km（NEDC 標準）。而在實踐中，大部分純電動車實現 SOC30%-80%需要充電 40-50 分鐘、可行駛約 150-200km。若加上進出充電站的時間（約 10 分鐘）， 純電動車花費約1小時的充電時間僅能在高速路行駛約 1個多小時。
目前功率器件只能支援400V電壓，充電功率為100kw，100km需充電10min。根據國家推薦標準《電動 汽車傳導充電系統》，直流充電輸出電流範圍優先選擇80A-250A；此外，受限於矽基IGBT功率器件的耐壓 能 力 ， 目 前 已 上 市 的 大 多 數 電 動 車 搭 載 400V 電壓平臺 。 按 此 標 準 ， 電 動 車 峰 值 充 電 功 率 約 為 250A×400V=100kW。100kW級功率充電10min大約補充16。7kWh的電量，對應可行駛100km。
大電流快充進展——特斯拉V2、V3
大電流快充特斯拉最具代表：特斯拉是大電流直流快充方案的代表企業，早先由於高壓供應鏈尚不成熟，所 以特斯拉選擇整車電壓平臺不變，用大電流直流技術實現快充，其V3超充樁最大輸出電流接近520A，最高 充電功率250kW。從第一代超級快充進化到第三代超級快充，特斯拉超充樁的電流從250A提升至640A， 超充功率也從100kW提升至250kW。充電效率行業領先。
大電流方案發展受限。V3超充給長續航後驅Model 3補充410+ km的EPA續航只需要35分鐘。另外在充電 區間20%-80%之間，V3只需要22分鐘，V2需要32分鐘。但大電流充電的缺點是僅可在10~30%SOC條件 下實現最大功率充電；而且大電流技術不能滿足4C充電需求，如果要實現4C充電，仍需採用高壓架構，且 充電發熱量過大，對散熱要求高，成本相應增加。
高電壓快充進展——保時捷Taycan
保時捷800V快充：在高電壓平臺方面，第一個吃螃蟹的是2019年上市的保時捷Taycan。出於對充電速度 和持續效能的追求，Taycan率先量產了800V電壓平臺。2019年4月保時捷Taycan Turbo S全球首發， 800V全球首款純電動車型誕生。效能上，最大充電功率可達320kW即一般120kW快充樁的2~3倍；高壓動 力電池，前驅動電機，後驅動電機，車載充電機和PTC部件均採用了800V電壓平臺。保時捷Taycan採取了 完整的800V電池架構，電池系統採用800V高壓，電動力總成，包括電驅動、電力電子、充電系統等也都採 用800V的系統——這個架構等於把所有的高壓系統800V升級了。
高電壓快充進展——小鵬Edward平臺
小鵬Edward平臺800V快充：小鵬將於2022年6月正式釋出基於Edward平臺的小鵬G9，預計年底量產。 G9具有領先的X-EEA 3。0電子電氣架構，也搭載了XPower 3。0動力系統，是國內首款基於800V高壓SiC平 臺的量產車，將實現超充5min，補能超過200km的能力，且電驅系統最高效率可達95%以上，碳化矽元件 助力，預計續航表現會比當前市面上的同級車型有10%左右的提升，其NEDC續航預計會在650km左右。
高電壓適配：電池系統更換為4C高倍率系統
200kW級快充需要2C+電芯，400kW級快充需要4C+電芯。400kW級快充還需在電池模組層面透過串聯 實現800V電壓。高電壓方案需要結合BMS制定出非線性的充電方式，在安全範圍內充分利用電池特性，使 電池短時間內充至較高的電量，對BMS提出了更高要求。（報告來源：未來智庫）
快充：材料端升級
材料端：快充技術的升級帶來電池材料的升級需求
電池快充難點：平衡高能量密度和倍率效能，同時高倍率會帶來更為嚴重的析鋰副反應和產熱效應，造成電 池的安全性降低。提高倍率和能量密度的原理相違背，高倍率要求正負極材料顆粒更小，高能量密度要求顆 粒更大。透過改善負極活性材料、電解液及正極材料等方式可以提高鋰離子電池的常溫及高溫快充迴圈效能。
負極材料為快充主要限制因素。石墨由石墨烯片製成，鋰離子透過邊緣進入薄片，因此在快速充電的過程中 負極很快達到吸收離子能力的極限，鋰離子開始在石墨顆粒頂部形成固體金屬鋰，即析鋰副反應。析鋰減少 負極可供Li嵌入的有效面積，一方面降低電池容量、增加內阻、減少壽命，另一方面介面晶體生長，刺破隔 膜，影響安全性。
析鋰可透過改進負極材料、電解液新增劑、導電劑等改善，同時可透過使用工況的溫度、電池系統的設計改 善。影響鋰沉積和沉積結構（析鋰）的因素包括：1）鋰離子在負極內的擴散速率（考慮石墨改性，透過加 導電劑提升離子導電性）；2）負極介面處電解質的濃度梯度；3） 電極/電解質介面的副反應（改善電解液 新增劑）。
負極：透過特殊材料包覆石墨，增加導電性
杉杉股份：新型包覆劑能夠在石墨表面進行均勻包覆，這種經過調控的石墨負極材料的表面包覆層結構使得 其不僅具有優異的電解液潤溼特性和鋰離子快速嵌入、脫出能力，還具有優良的迴圈效能。根據杉杉股份發 布的相關論文《硬碳包覆人造石墨作為鋰離子電池負極材料的快充效能評價》，鋰離子在包覆的石墨電極中 比未包覆的石墨電極擴散速度大一個數量級（SOC10），可以推知包覆石墨材料在快速充電方面比未包覆材 料更有優勢。
璞泰來：樹脂包覆在原料焦表面，石墨化後得到高倍率負極材料。樹脂和原料焦充分混合均勻得到混合原料， 置於造粒爐中，設定第一升溫曲線，使樹脂呈熔融態，熔融的樹脂均勻地包覆在原料焦的表面，然後設定第 二升溫曲線，使熔融的樹脂結焦固化，同時去除原料焦的揮發分，形成二次顆粒；將二次顆粒置於石墨化爐 中進行石墨化，得到高倍率石墨負極材料。
寧德時代：釋出相關負極包覆材料專利：在現有負極活性材料（碳材料或矽材料）的表面均勻包覆上一層小 顆粒碳質材料，能夠在極片中形成有效、穩定的導電網路，大幅提升了材料的動力學效能。
負極：石墨改性，提高鋰擴散速度
在石墨中形成孔提高鋰擴散速度。在液態電解液體系中，鋰在石墨內部的固相擴散係數相對較小（通常情況 下只有約為10-10cm2。s-1），這限制了在快充中的應用。對石墨材料表面進行刻蝕孔隙，在石墨材料中形 成孔，增加了鋰的擴散通道，鋰可以從基面嵌入，縮短了傳輸距離，提高了擴散速度，提高了鋰在石墨中的 固相擴散，有效降低電池的極化與析鋰的風險，提升鋰離子電池的快充效能。
氧化改性增大層間距。表面氧化主要是利用氧化劑處理石墨，得到表面含O，H，N等元素的官能化石墨或 者是得到微擴層石墨，改變石墨的邊緣形態和增大層間距。
負極：矽基材料是未來發展的方向
矽負極快充效能更優。鋰離子電池充電的時候，鋰離子向負極遷移，快充電芯實際上重要的技術難點為鋰離 子在負極的嵌入問題。矽從各個方向提供鋰離子嵌入和脫出的通道，而石墨只能從層狀的端面方向提供鋰離 子嵌入和脫出的通道，因此矽負極快充效能更優。
矽基負極還有相關技術問題阻礙商業化應用。Si材料在與Li進行合金化的過程中體積膨脹可達300%以上 （石墨材料在12%），容易導致顆粒的粉化和破碎、SEI膜的破壞，從而嚴重影響鋰離子電池的迴圈壽命， 可以透過有機改性包覆緩解。23-24年矽基負極份額逐步提升，貝特瑞量產最快。
負極：導電劑碳奈米管在石墨和矽負極上的應用
碳奈米管（CNT）的高電導率和大的長徑比有助於形成導電網路，加速電池的動力學以及穩定SEI。充放電 時石墨電極會產生膨脹和收縮， 長期迴圈後顆粒之間會減少甚至斷開連線， 形成“孤島”， 很大程度上降低電 池效能。CNTs加入石墨中可以把顆粒“綁”在一起， 避免形成“孤島”。CNTs特殊的中空式結構， 以及比石 墨大的層間距， 可以為鋰離子的嵌入脫出提供了良好的通道，增強導電性。碳奈米管還可以用來束縛矽的膨 脹，改善矽基負極效能。
報告節選：
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精選報告來源：【未來智庫】。
