CTC会是动力电池的终局吗?

文/天玑

2016年，特斯拉对动力电池进行了一些调整，将电池组的布局改为纵向大模块，整车只有四个动力电池模块，这使得Model 3.电池利用率提高了一个更高的水平。没有人认为这个小的调整将成为未来电池行业的发展趋势，并使CTC成为焦点。

CTC一直是电池行业不可逆转的发展趋势，电池厂和汽车企业都在布局。但这条路不仅不容易走，而且有很大的争议。

不久前，哪吒汽车首席执行官张勇在微博上对CTC进行了处理“开炮”，他说CTC对汽车公司降低成本有用，对用户无用。张勇还在评论中补充说，哪吒还将推出CTC技术的大规模生产汽车。这反映了CTC争议的焦点。为什么汽车公司和电池厂必须做CTC？

CTC是什么？

第一辆汽车诞生于1766年，当时的动力是蒸汽。在接下来的一百年里，汽车的动力出现了燃油和电力两种，这三种动力并存了很长一段时间。然而，由于外燃机技术效率低，蒸汽动力被市场淘汰。由于石油依赖，燃油动力被各国列入替代名单。在此背景下，电力已成为汽车动力模式“最优解”。

然而，电力有两个缺点，即电池成本高，能量密度低，而CTC和CTP、CTB可以解决这两个问题。

在开始之前，首先要弄清楚这些英文缩写是什么意思。其中的“C”是“Cell”缩写，也就是“电芯”，“T”是“To”，“P”是“Pack”，也就是电池包的整包，“C”是“Chassis”，也就是底盘，“B”是“Body”，指车身。从名称上不难看出，这三种方案都围绕着电池，涉及到汽车的底盘和车身。可以看出，它们的方向是结构创新，而不是材料创新（动力电池的创新方向分为材料和结构）。

在结构上，动力电池经过多轮“进化”。该行业最早的结构是MTP（Module to Pack），该结构奠定了电力电池的结构原型，包括电池、模块和电池组。一个模块由多个电池组成，多个模块加BMS、配重模块等部件形成一个电池组，然后安装在车内。大众 ID.3 MTP结构电池由外壳、电池模块、电池控制模块和电池管理系统组成。

MTP有一个致命的缺点，即电池组的空间利用率很低，只有40%，其中电池对模块的空间利用率只有80%，模块对电池组的空间利用率为50%。当电池材料无法取得突破时，电池创新只能从结构入手，这让汽车公司和电池厂难以忍受。也就是说，哪吒上CTC也是无奈之举。

但是CTC对消费者真的没用吗？这个问题要从动力电池结构的研究入手。

让我们从CTC开始。其设计逻辑是将电池视为车身结构的一部分。目前有两种模式。第一种是直接将电池组集成到底盘上，或者使用乘员舱地板作为电池组的上盖。这条路线是零跑的。二是将电池单体连接到底盘结构。特斯拉是目前最激进的路线。相比之下，零跑的电池包有更多的模块，相同之处在于电池包已经被移除。

就像马斯克曾经举过的一个例子一样，飞机的原始框架是将燃料箱放在机翼中，但为了更大程度地利用空间，我们可以取下燃料箱，直接用机翼储存燃料。将燃料箱移到机翼上的结果是，飞机内的空间利用率更高。第一款配备CTC技术的零跑车型是C01，车身垂直空间增加10mm，电池容量空间比传统方案增加14.5%，续航时间增加10%。

CTP和CTC的本质是一样的，都是为了简化电池结构，获得更大的空间利用率和更长的电池寿命。

在MTP的基础上，CTP删除了模块，直接将电池制成电池组。CTP有两种想法。一种是将电池组视为一个完整的大模块来取代多个小模块的结构，并逐渐减少端侧板和其他结构部件。宁德时代的麒麟电池和蜂巢能源的短刀电池是这条路线的代表。另外一种方法是直接去除模块，使用电池本身作为强度结构部件，比亚迪的刀片电池也被称为CTB。

以刀片电池为例。虽然采用磷酸铁锂材料，能量密度低于三元锂，但由于集成效率能达到86%以上，体积利用率提高了50%以上，其能量密度比传统磷酸铁锂电池提高了约50% 9%的体积能量密度为320Wh/L，可与三元锂电池相媲美。

与MTP相比，这三种方案的基本逻辑是相同的，即删除“中间商”。对于汽车公司来说，这样可以以更低的成本推出续航能力不弱于三元锂电池的车型。三元锂电池一直应用于高端市场，为汽车公司打架“价格战”或者为拓宽市场空间提供强有力的支撑。同时，消费者也可以买到性价比更高的汽车。

CTC会是动力电池的终局吗？

如果说MTP是电池结构创新的1.0时代，那么CTC和CTP就是2.0时代。CTC和CTP是电池行业满足市场需求的最佳手段，在材料取得突破之前。但是，需要添加它“目前”两个字。从动力电池的发展历史来看，其革命性的变化发生在材料突破上，结构创新更适合过渡。

英国发明家托马斯最早使用的动力电池是铅酸电池·1884年帕克设计。当时，配备铅酸电池的电动汽车续航里程约为40-65公里，最高速度约为30公里/小时，无法满足消费者的需求。此外，铅酸电池具有体积大、质量大、能量密度小、功率密度低的特点。如果你想增加电池寿命，你只能携带更大的电池。简而言之，它是不实用的。

相比之下，虽然燃料汽车的出现时间比电动汽车晚，但由于汽油更实用，燃料汽车更早上街。铅酸电池被淘汰，燃料汽车后来居上，为动力电池行业提供了一个血腥的教训，即一切都应该先实用。

1997年，丰田推出了配备镍氢电池的普锐斯混合动力，为行业提供了新的方向。然而，除了丰田，大多数汽车公司使用的不是镍氢电池，而是我们最熟悉的锂电池。

这是因为镍氢电池有三个关键缺陷，即循环寿命低、能量密度低、充电快、低温性能差。这三点是电动汽车能源补充体验的关键。即使有一个，也会严重影响体验。与镍氢电池相比，锂电池在空间利用率和低温性能方面具有优势。

当然，锂电池的低温性能并不一定很好。冬季配备锂电池的电动汽车电池寿命一般会骨折，这表明镍氢电池在低温下的性能有多差。

从铅酸到镍氢，再到锂，动力电池的进步本质上是材料的进步，因此结构创新更适合企业的过渡选择。

此外，即使是CTC、CTP是电池行业的终结，也需要不断“创新”，因为它们有局限性。

在市场上，关于CTC、CTP的局限性，有很多谣言，流传最广的是不能换电，维修费用高，如果仔细研究，有些谣言是站不住脚的。

根据一些第三方研究，消费者在购买汽车时首先考虑的因素是耐力，而换电是目前最有效的补充能量的方式，可以减少消费者的耐力焦虑。然而，这个问题需要完全解决面地看。

换电效率真的很高。蔚来的第三代换电站只需要4分40秒就能完成换电流程，类似于加油体验。但是换电模式需要在终端两端发力，一端是汽车，一端是汽车公司和电池厂，另一端是换电站，另一端是汽车公司和电池厂。两者都需要更大的投资。

根据行业分析，蔚来三代换电站的成本约为150万-200万元。2023年，蔚来新建1035 座换电站，累计建成 2350 可想而知，投资有多大。换电站的运营成本也很高，蔚来一年换电站的运营成本在30万-40万元左右。不久前，李斌告诉媒体，Nio Power实现盈利还需要几年时间，单个换电站每天60单就能实现盈利，但蔚来整个换电网离这个平衡点还是有差距的。

更重要的是，汽车公司和消费者更重要“高效”选择，即可油可电的混动模式，CTC、CTP是否支持换电并不那么重要。

CTC技术的真正局限性在于，由于电池与底盘和车身的设计是一体的，如果车身发生碰撞事故，电池也可能被更换，这将增加维护成本，类似于汽车公司推广综合压铸技术。

另外，我补充一个“传言”，也就是说，随着结构创新成为电池行业的发展趋势，电池制造商和汽车公司之间的竞争将会增加，电池组领域的模式将会被重写。

由于CTC涉及汽车底盘制造，这是汽车公司的优势。随着电池制造商推出CTP解决方案，它们也渗透到底盘方向。与此同时，随着CTC解决方案，汽车公司也渗透到电池组和电池模块领域。双方的交集越来越多，竞争不可避免。在两者的攻击下，第三方电池组企业首当其冲，其市场份额将被侵蚀。

结语

在材料创新方面，动力电池行业有两个方向，一个是钠离子电池，另一个是固态电池。钠离子电池具有储量是锂资源的440倍、耐低温等优点。但由于其能量密度低于锂离子，更适合应用于A00级市场，补充磷酸铁锂。江淮是其旗下的“电版花仙钠”，它是世界上第一辆配备钠离子电池的汽车，其电池包容量为23.2kWh，CLTC工况下的续航时间只有230公里。

固体电池采用固体电解质代替传统锂电池中的电解质和隔膜。与锂离子电池相比，它具有更好的安全性和更高的能量密度。然而，电池行业领先的宁德时代计划将于2030年实现固体电池的商业化。

总的来说，虽然动力电池在短期内无法在材料上取得突破，但它只能依靠结构创新来满足当前日益增长的市场需求。虽然这一结果令人遗憾，但也令人惊讶的是，中国企业在材料和结构领域的地位不容忽视，中国企业只能期待“洋”叹息的日子已经过去了。