中金：从“麒麟电池”看动力电池结构演化趋势

发布时间：2025-07-06 01:33:54 来源：非意相干网 作者：知识

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来源 中金点睛

我们认为，麒麟电池上一轮电池技术周期主要由电池材料创新引领，中金以高镍三元为代表；而在当前时点，动力电池我们认为材料层级的结构创新迭代趋缓，结构层面创新加速，演化从电芯层面4680、趋势刀片等新结构，麒麟电池到系统层面CTP、中金CTC技术，动力电池将成为本轮电池技术周期的主线。

麒麟电池发布，电池包性能再升级。麒麟电池为第三代CTP电池包，相比前两代CTP技术，麒麟电池完全取消模组形态设计，并通过冷却结构上的优化，使得麒麟电池安全性、电池寿命、快充性能以及比能量密度进一步提升。

电池结构创新层出不穷，无模组化、集成化成趋势。随着电池材料技术迭代趋缓，叠加当前原材料涨价背景，电池结构创新或将成为车企和电池厂进一步提升性能和降低成本的重要抓手。在电芯层面，推出刀片电池提升空间利用率，特斯拉则推出4680大圆柱电池推动电池能量密度提升。系统层面，宁德时代先后推出三代CTP技术，比亚迪与特斯拉则推出CTC/CTB电池车身一体化技术，零跑、上汽等整车厂也推出MTC/CTP等技术创新，我们认为无模组化发展或将成为趋势。

我们认为动力电池模组向大尺寸、无模组方向发展，是电芯品质提升后对能量密度追求的必然选择。电动车为提升续航里程，需在有限的底盘空间内应提升体积利用率，尽可能多地放置动力电池以增加实际带电量。早期因电芯生产成熟度低、一致性稳定性较弱，需使用较多模组以增强电池安全性、降低维修成本。目前随着单体电芯品质提升，电池企业不断研发大模组甚至无模组以减少内部零部件、提升成组效率和电池体积能量密度。同时，CTP等无模组化技术也有助于电池降本并推动标准化与换电等新商业模式推广。

电池包结构迭代将加剧电池企业间分化，具备CTP/CTC领先技术能力电池厂有望进一步巩固配套份额并获得技术溢价带来的超额收益。技术能力较弱的车企将CTP/CTC电池包设计完全交由有实力的电池厂，电池厂则向下游延伸，同时与车企的绑定粘性进一步增强。而技术能力较强的车企将主导CTP/CTC设计、形成差异化竞争，仅与部分技术实力强的电池厂联合开发，其余电池厂商将从模组供应商退化为电芯供应商，配套价值量有所下降。

风险

新能源车销量不及预期，新技术应用推广不及预期，行业竞争加剧。

麒麟电池发布，电池包性能再升级

麒麟电池为宁德时代第三代CTP技术（Cell to Pack）。相较于传统“电芯-模组-电池包”三级结构，CTP技术省去或减少模组组装环节，将电芯直接集成至电池包或更大的模组，最终达到提高系统层级能量密度、降低成本的目的。宁德时代第一、二代CTP的设计方案本质上用大模组替代小模组、仍保留模组形态布置；而根据宁德时代公布的麒麟电池结构，第三代CTP技术：1）完全取消模组形态布局，2）开创性的取消电池包横纵梁、底部水冷板以及隔热垫的单独设计，集成为多功能弹性夹层，使得麒麟电池具备以下优势：

►极速温控，安全性提升。麒麟电池在两块电芯中间设计液冷板，电芯双面冷却，换热面积较原底部冷却方案扩大4倍，将电芯温控时间缩短50%，在电芯温度异常时极速降温，有效阻隔热失控，安全性更优；

►支持4C高压快充技术。电芯双面冷却设计带来散热效率提升，进而可适应更大电流和高压快充（4C），做到5min热启动、10min充电80%；

►提高电池寿命。中间多功能弹性夹层设计可在电芯膨胀时起到一定缓冲作用，相比电芯贴电芯的设计，电池循环寿命延长；

►比能量提高。麒麟电池完全取消模组形态布置，进一步减少了结构件的用量，同时一体化设计的冷却结构，兼具水冷、缓冲、结构支撑多重作用，减少了横纵梁设计，使得电池包空间利用率提升，从第一代CTP到麒麟电池，电池包空间利用率从55%提升至72%，间接提升系统能量密度，磷酸铁锂系统能量密度160wh/kg，三元可达255wh/kg，较4680电池多装13%的电量，匹配三元技术可支持电动车实现1000km以上续航里程。

图表：宁德时代麒麟电池包结构示意

图表：麒麟电池多功能弹性夹层的设计

图表：宁德时代CTP技术迭代过程

电池结构创新层出不穷，无模组化、集成化将成趋势

随着电池材料技术迭代趋缓，叠加当前原材料涨价背景，电池结构创新或将成为车企和电池厂进一步提升性能和降低成本的重要抓手，我们认为电池结构创新将由电芯和系统层级协同推进。

电芯结构创新：刀片电池与4680大圆柱电池引领

►刀片电池：2020年3月比亚迪推出刀片电池，针对方形电芯采用扁平化和减薄设计，成组时电芯直接充当电池包结构件，提高电池空间利用率。此外，刀片电池使用铁锂正极，并采用叠片工艺，降低电池内阻同时进一步提高能量密度，且电池整体安全性较好，针刺实验无明火、无烟。

►4680大圆柱电池：2020年9月特斯拉推出4680大圆柱电池．相比2170电池，4680电池直径进一步增加到46mm，大尺寸电芯降低了pack系统管理难度，减少了电池包金属结构件及导电连接件成本，每kWh成本下降约14%[1]。同时4680采用了激光雕刻的无极耳技术，无极耳结构使得电子运动距离大大缩短，内阻减少，让更安全、更高容量电芯成为可能，能量密度可达300Wh/kg，同时可带来更高的输出功率与更好的快充性能，在15分钟内可将电池电量从0充至80%，功率密度峰值可达1000W/kg以上。

图表：电芯层面结构创新包括4680大圆柱电池与刀片电池

系统结构创新：去模组化、集成化

系统结构的创新变种较多，整体体现出去模组化、集成化的特征：

►CTP（Cell to Pack）： 典型代表如宁德时代麒麟电池、上汽魔方电池以及比亚迪在产的刀片电池，取消模组环节，直接将电芯集成在电池包上，但保留电池托盘、上盖板的设计。

►CTB（Cell to Body）：比亚迪2022年5月推出CTB方案，率先搭载于海豹车型上，该方案将刀片电池的上盖与车身底板集成于一体、取消了单独的上盖板设计，但仍保留电池托盘。CTB方案将电池包空间利用率进一步提升至66%、能量密度提升10%（我们预计或接近160kg/Wh）。

►MTC（Module to Chassis）：零跑2022年4月推出MTC方案，该方案保留了模组和电池托盘设计，将车身底盘作为电池包上壳体、取消了单独的上壳体，让零部件数量减少20%、电池布置空间增加14.5%。

►CTC（Cell to Chassis）：特斯拉于2020年推出基于4680圆柱电池的CTC方案，直接将圆柱电芯排列在车身上形成电池舱、前后连接车身大型铸件，电池上盖代替车身地板，可减重10%，增加14%的续航以及降低7%的成本。

对比各家CTP和CTC方案，宁德时代麒麟电池和特斯拉4680 CTC方案综合性能占优：

►能量密度：宁德时代麒麟电池铁锂/三元系统能量密度可达160Wh/kg/255Wh/kg以上，处于领先水平；而特斯拉4680 CTC方案，考虑到圆柱排列天然存在间隙、成组效率低于方形，我们预计系统能量密度较麒麟电池略低。

►冷却效果及散热性能：宁德时代麒麟电池和特斯拉4680 CTC 方案在电芯间设计液冷板，实现双面冷却、散热效率更佳；而比亚迪CTB、零跑MTC、上汽魔方电池均为单面冷却，散热效率一般。

►电池寿命：宁德时代麒麟电池和特斯拉 4680 CTC方案由于电芯间设计水冷板，在电芯膨胀时可提供一定缓冲作用，将有助于提升电池寿命。

图表：各家车企与电池厂CTP/CTC方案对比

如何理解模组结构创新的核心？

电动车为提升续航里程，需在有限的底盘空间内应提升体积利用率，尽可能多地放置动力电池以增加实际带电量。复盘动力电池模组演变过程，模组由差异化向标准化发展以降低开发成本，并逐步向大型化、无模组化发展以提升体积利用率并进一步推动降本。

►早期模组尺寸结构差异化显著：早期电动汽车各车型的电池包尺寸大小并无统一标准存在较大差异，模组尺寸及在电池包内布置方式也多种多样，导致电池模组及电池包扩展性较差，开发成本高。

►模组逐步标准化，并向大尺寸发展：德国汽车工业协会推出标准电芯尺寸，此后大众内部推行VDA355模组，对电池模组进行标准化，并通过宁德时代等厂商的推广逐步成为市场主流标准；后续大众推出VDA390模组，横向放置三个模组，进一步提升了体积利用率（横向长度由355mm*3提升至390mm*3）；大众推出MEB电动平台和590尺寸模组，减少模组数量并进一步提升横向体积利用率（横向长度由390mm*3提升至590mm*2）。

►进一步向大模组/无模组CTP及CTC方向演变：2019年后，宁德时代、比亚迪等厂商推出CTP（Cell to Pack）技术，直接将电芯集成进电池包，进一步提升体积利用率，向大模组/无模组化过渡发展。既CTP后，电池企业及车企尝试进一步精简结构推出CTC（Cell to Chassis），即取消模组与电池包设计，将电池上壳体与车身底盘直接融合，减少零部件数量并提升空间利用率。

我们认为动力电池模组向大尺寸、无模组方向发展，是电芯品质提升后对能量密度追求的必然选择。早期因电芯生产成熟度低、一致性稳定性较弱，需使用较多模组以增强电池安全性、降低维修成本。目前随着单体电芯品质提升，电池企业不断研发大模组甚至无模组以减少内部零部件、提升成组效率和电池体积能量密度。

图表：早期各电动车模组布置结构

图表：动力电池向大模组、无模组方向演化

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