導讀：由長安汽車、華為、寧德時代聯手打造的阿維塔11，即將開始交付。阿維塔11搭載的正是寧德時代已量產的最先進的電池系統CTP2.0（Cell to Pack，無模組），并且為了適配阿維塔11所需的續航、快充能力，做了精心設計。
既然是投資入股的“親兒子”，寧德時代自然要將最好的技術都給它。阿維塔11搭載的正是寧德時代已量產的最先進的電池系統CTP2.0（Cell to Pack，無模組），并且為了適配阿維塔11所需的續航、快充能力，做了精心設計。
為保證阿維塔電池包的設計最優，寧德時代在開發階段就通過大量仿真找出最優的電芯化學體系；并通過材料方面的改性，進一步提升電芯的安全、壽命和快充性能；最終再通過系統層面結構設計加持，進一步提升電池系統的安全和可靠性。
精心設計過的CTP2.0系統，在性能、安全上完全不輸于寧德時代尚未量產的麒麟電池。
一、開發階段：仿真平臺鎖定最優方案
“寧王”的技術為什么強？
之前，大家普遍認同，寧德時代有人才。有人戲稱，中國研究電池的博士，一半在寧德時代。
現在，光說人才還不夠，寧王還有數據。
寧德時代作為全球最大的電池生產企業，連續五年位居全球動力電池出貨量第一的位置。已經在路上跑的電動汽車，預計每4輛，就有1輛是寧德時代的電池。
而寧德時代又很早建立起了電池數據收集、跟蹤的系統，因此積累起海量的動力電池實際應用數據——500多萬輛車、280GWh的電池、10000億條數據。
這些數據的用途之一，就是反哺寧德時代的研發。此前，基于電化學原理、基于實驗室，電池企業也能夠給出它們認為的電池材料、封裝模式和電池包的最好組合方案。
但這一方案在應用中的表現，往往出乎意料。也可能，設計的性能和實際應用的場景對不上。比如，此前研發強調滿充滿放條件下的循環壽命，但是實際應用數據顯示，基本上所有車主都在電池余量的中段使用，因此，應當加強的，是相對淺充淺放的循環壽命。
有了這些實際應用的數據反饋，就能更好判斷怎樣的組合才是最優方案，也為研發的成功率、為改進的精準性提供了保障。
基于這些數據，寧德時代建立了高通量計算平臺。
寧德時代中國區乘用車解決方案部總裁項延火介紹，寧德時代的計算平臺，可以將材料基因數據庫平臺與產品開發和應用進行交叉的融合，并結合生產制造過程中的一些工藝特性，給出最佳的產品設計方案，使產品做到足夠快速、準確，以及性能優異。
具體到研發阿維塔11的電池包時，寧德時代不僅調用電池設計、開發、生產的豐富經驗，而且應用大數據積累、大算力計算及人工智能技術輔助分析。寧德時代會先利用仿真計算平臺進行計算和優化，篩選出最具有潛力的配方和化合物。
仿真計算的結果，再用積累的數據來驗證，就極大減少了阿維塔電池系統的出錯概率。 可以說在研發方法論層面，阿維塔11電池包就贏在了起跑線上。
二、電芯：材料改性，兼顧安全、壽命和快充
阿維塔11從設計之初，電池系統的目標就是充電10分鐘能夠增加續航200公里。單一達成這一目標并不難，難的是要在支持快充的情況下，還要做到安全和長壽命，這需要從電芯的材料層面進行優化設計。一般而言，負極管快充；正極管能量。在負極，寧德時代通過在石墨材料表面構造鋰離子傳輸快速通道，提升了石墨負極的充電能力，同時兼顧了高能量密度和良好的壽命。在正極，寧德時代采用納米鉚接點技術，把材料的微觀像鉚釘一樣聯結在一起，保證材料的穩定性、高能量密度下的安全性。具體到正極的材料體系，寧德時代通過一系列優化，將典型的中鎳配方NCM523的電芯能量密度做到了245Wh/kg，同時本征安全性方面，又比NCM811電池要好。電解液是鋰離子在正負極遷徙的通路。這條路要又寬又直，不然就會影響鋰離子遷徙的速度——即充放電速度，也可能會導致溫升過大，造成安全隱患。寧德時代為阿維塔應用的電芯采用了新型電解液。這種電解液能在電極內部構建高效的三維立體導電網絡，相當于鋰離子的高速公路，減小電芯的內阻和發熱，提升了充放電倍率，使得材料更穩定。
在保障安全的前提下，寧德時代為阿維塔打造出國內首款量產的高電壓三元體系2.2C快充電池，比主流的1.2C快充電池，充電速度快接近一倍。常溫情況下，充電10分鐘續航200公里，低溫表現也十分優秀。據項延火介紹，這款電池在低溫的環境下，例如北方使用環境零下10℃，也能實現60分鐘從零電量到滿電量快速補能。從設計層面，寧德時代團隊為阿維塔11研發出好的產品。但是，要使這一系列精巧設計落地，需要穩定的量產能力。在品控方面，寧德時代設置了6000多個質量控制點，并將數據實時上傳到平臺，能夠滿足20年以上的可追溯性，產品質量值得信賴。寧德時代在電池制造方面，已經跨過了PPM（百萬分之一）級缺陷的關口，向PPB（十億分之一）級的極限制造努力。在電芯層面，阿維塔11所采用的電芯，在能量密度、快充性能和安全性上，做到了沒有短板，而且綜合能力可以叫板所有對手。
三、系統：NP技術加持，安全再提升
CTP沒有模組，電芯做好了它的工作，剩下的工作就要交給電池系統了。阿維塔11這款車型，采用的正是寧德時代CTP2.0電池系統技術，是寧德時代量產的電池包中技術最先進，同時也最成熟穩定的。其中最為突出的一點，是為了保證安全性所做的熱管理系統。為了滿足2.2C的快充速度，寧德時代對阿維塔電池包的冷卻系統進行了特別打造，開發了多流道、智能化的熱管理平臺，在電池系統運行過程中，整個溫度能夠控制在溫差3度以內。
流道多，散熱效率自然就會更高，溫升差不多，電池一致性就能保持，電池包的壽命就長；智能化，通過傳感器和監測系統，監控電芯的溫度，控制水冷系統進行精準降溫，保持電芯之間的溫度穩定在最合適的水平，有助于排除安全隱患，也有助于延長電池包壽命。
萬一還是發生了熱失控呢？
阿維塔11的電池包也有針對意外情況發生時的熱蔓延控制策略。寧德時代為其采用的是先隔離后疏導的雙層保險策略。電芯之間采用航空級的隔熱材料，能夠耐受近1000度高溫，即便是出現單一電芯失效的情況也不會引發周圍電芯的連鎖反應，極大地提高整體電池包的安全性。同時，通過三維仿真模擬電芯失效時氣體擴散路徑，在電池包內設計了優化的排氣通道，并采用大容量泄壓閥設計。在發生意外的情況下，可以將高溫氣流迅速排出，降低電池包因內部壓力增大而產生的爆裂風險。在高溫氣流排出的過程中，換流通道的設計需要非常巧妙，既要能控制熱流按預定軌跡流動，也要控制熱流在不同結構通道內分布盡量均勻，以減少對相鄰電池的熱沖擊，避免引發次生的熱失控。此外，電池包內的高壓連接及高壓安全區域也采用了高溫絕緣防護設計，確保這些高壓部件以及連接區域也能耐受高溫考驗。
當然，這是電芯發生熱失控時，系統采取的應對措施。其實，在此之前，寧德時代就對電池系統進行24小時全天候的監護。如果出現異常情況，可以在30秒以內發出預警信號，并采取智能化的防控保護措施。
在安全方面，寧德時代為阿維塔11的電池包設計做到了事無巨細，萬無一失。
四、CTP2.0：最合適的就是最好的
盡管寧德時代推出了麒麟電池的概念，CTP2.0依然是現在以及今后相當長一段時間內車企的最優選擇。先來回顧下寧德時代歷代CTP技術到底都變了啥？2019年，寧德時代提出了CTP1.0技術。相比傳統的從電芯到模組再到系統的方案，最大變化就是去掉了模組的側板，模組端板還保留。經過結構簡化，這一技術可以將車輛續駛里程推到500km+。
2021年，寧德時代再次推出了CTP2.0技術。相比CTP1.0結構，又去掉了模組的兩個端板，利用箱體上的縱橫梁來代替端板，續航里程可以做到700km+。典型代表就是阿維塔11，在雙電機四驅系統的情況下，90度電和116度電的車型續航分別達到了555公里和680公里，據說未來還有700+公里續航的車型會推出。再加上電芯采用的是523中鎳配方，采用底部水冷的方案，電池安全性已經在實踐中得到充分驗證。
到了2022年，寧德時代推出了麒麟電池的概念，在CTP2.0技術的基礎上，進一步進行結構優化，搭載高鎳三元電芯，理論上純電車型續航可以提升到1000公里。但凡事皆有兩面，更長的續航里程，需要搭載更多的電量，如果不提升充電效率，充電時間就會變得更長。正因為如此，麒麟電池采用了4C的充電技術來解決充電時間的問題，但隨之而來的是為了解決散熱問題，對冷卻系統進行大幅改進，將換熱面積提升4倍。
問題是，電動車需要1000公里的續航嗎？
一方面，數據統計顯示，在北京、上海這樣的大城市，日常通勤里程在日均70公里以內，500公里以上的續航足以應對一周的出行需求，里程焦慮問題已經得到極大緩解。手機電池的演化可以用來參考。在功能機時代，諾基亞可以輕松做到一次充電使用一周，但現在的智能手機，每天充電也能被大家接受。同理，也可以預測，隨著用戶心理焦慮得到極大緩解，電動車單拼續航的軍備競賽時代即將結束，取而代之的是在智能化水平上的比拼。
另一方面，成本因素也是車廠做決策的關鍵。即便是選裝麒麟電池的車型，恐怕也不會把續航簡單粗暴堆至1000公里。畢竟，更高的續航，意味著更高的成本，對應市場的潛力也會變小。
任何汽車產品的開發，都會經歷數年的研發和投產時間，電池只是其中的一個零部件，即將在年底交付的阿維塔11選擇CTP2.0的技術毫無疑問是最明智的：技術領先，品質成熟可靠，投產節奏完全匹配。最新的不見得是最好的，只有經過市場考驗之后最合適的才是最好的。當麒麟電池從概念走入量產，品質和技術得到市場充分驗證之后，阿維塔毫無疑問也會量產裝車麒麟電池。畢竟寧德時代是阿維塔的股東之一，要把最好的電池用在阿維塔上也是曾毓群的親自表態。
來源：電動汽車觀察家 作者：王凌方
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