报告日期：2022年8月16日
★动力电池技术发展路径
动力电池技术的发展主要有材料和结构两大路径。材料层面，补贴退坡使抬高能量密度失去了政策面的强力推动，三元材料体系的研发趋向成熟，M3P、钠离子等新材料体系呼之欲出；结构层面，大电芯、大模组、去模组化、集成化趋势明显，提升轻量化程度和电池包体积利用率是主要目标。
★动力电池三大结构技术
模组结构应用于电动化初期，大众等德国车企主导了模组标准化。
CTP通过无模组或大模组化提高电池包集成度，进而有效提高电池包空间利用率和比能量，实现技术平价；刀片电池、麒麟电池等新产品相继发布，中国企业占据先发优势，引领CTP技术开发与推广。
CTC将电池底盘一体化，实现进一步集成，超越了电池层面降本增效的目的，是整车结构的探索与革新。当前行业还处于从标准化模组加速向CTP技术发展的过程中。
★CTP、CTC对产业链环节带来的影响
电池层面，CTP、CTC技术发展将带动（1）胶粘剂用量和质量要求上升，（2）电池托盘等结构件承担更多结构件的支撑作用，（3）智能制造应用飞速增长，设备行业升级迭代，生产环节从设计到制造再到检测，精细化生产和质量把控将更加严格。
★风险提示
传统车企电动化转型受到阻力、固态电池等新技术的研发进展不及预期，导致电池集成技术的推进不如预期。
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汽车动力与动力电池演变
1.1、汽车动力方式演变
汽车动力经过几百年变迁，从蒸汽机、电动机到内燃机，如今电动机重新成为趋势，汽车行业正走向电气化、新能源化。
蒸汽车：1766年，瓦特改进蒸汽机，第一次工业革命随之开启。1770年前后出现了最早的蒸汽机汽车，汽车的“汽”字由此而来。
电动车：1881年，使用铅酸电池的电动车诞生。
燃油车：1838年，英国发明家亨纳特发明了内燃机点火装置，人称“世界汽车发展史上的一场革命”。1885年，燃油车应运而生，发明者卡尔·奔驰。
此后很长一段时间，三种动力模式多线发展共同竞争。期间诞生了第一条流水装配线（1913年，福特工厂），生产效率大幅上升，生产模式蔓延至所有工业部门。到1925年后，由于蒸汽车的外燃机技术效能过低、电动车成本过高，二者市场规模不断萎缩，燃油车开始独霸市场。
现如今，随着1973年第一次石油危机爆发，西方国家的石油依赖问题浮上表面，减少能源依赖成为重要议题；中国也将电动车作为战略方向，以期弯道超车；叠加各国低碳减排层面的发展目标，汽车动力的发展格局重新聚焦于电动车。伴随则相关材料和技术的发展，电池成本大幅降低，电动车也拥有了被市场接受的硬性条件。
1.2、动力电池技术路径发展趋势
动力电池的发展日新月异，主要由化学（材料）和物理（结构）两条技术路径推动。
材料方面，正极有磷酸铁锂和三元材料两大主流路线并行发展：在我国内补贴政策助推续航里程之后，三元锂电池的发展蓬勃向上；伴随着补贴退坡、磷酸铁锂性能提高，从2021年7月以来，国内磷酸铁锂电池装车量反超三元电池，占比大幅回升。就三元材料而言，高镍化、高电压化、单晶化是当下的主要趋势。就磷酸铁锂而言，往磷酸锰铁锂方向研发是一个重要趋势。
其他材料体系也在积极研发中，未来有望呈多元化发展，想象空间巨大。宁德时代的M3P电池呼之欲出，将于明年量产；多方布局的钠离子电池也渐行渐近，宁德时代近期也表示，正致力于推进钠离子电池在2023年实现产业化。
负极则处于突破期：人造石墨占主导位置且持续提升，复合硅碳负极持续研发逐步应用。
电解液部分，不断降低液态含量并最终走向全固态电池是共识的发展方向，国轩高科、孚能科技、Solid Power等多家企业都在该领域积极布局。
在结构方面，设计的创新层出不穷，尤其是今年，4月25日，零跑官宣国内首款可量产CTC电池底盘一体化技术；5月20日，比亚迪发布CTB电池车身一体化技术；6月23日，宁德时代发布CTP3.0技术麒麟电池。
总体来看，结构领域既有圆柱、方壳、软包的电芯形状之分，又有传统模组结构、CTP（Cell to Pack）、CTC（Cell to Chassis）的电池包结构之分，还有特斯拉4680大圆柱电池、比亚迪刀片电池、蜂巢能源短刀电池、中航锂电One-Stop Battery、宁德时代麒麟电池等明星产品之分。究其本质，大电芯、大模组、去模组、集成化趋势明显，电池企业和整车厂们通过对电芯、模组、电池包等环节的改进和精简，最终是为了最大化提升电池包的体积利用率。
1.3、小结与思考
1. 汽车动力经过了蒸汽机、电动机、内燃机三大类解决方案，如今电动机重新成为趋势，汽车行业正走向电气化、新能源化。
2. 目前动力电池技术的发展主要有两大路径，一类是材料技术，即化学体系的创新，另一类是结构技术，是工程领域的创新。
材料层面，随着补贴退坡，抬高能量密度失去了政策面的强力推动；而随着三元材料研发技术趋向成熟，通过三元材料技术迭代推动电池性能飞跃的幅度已有所缩小；化学体系的研发与推广始终是各家企业重点布局的方向，新材料体系呼之欲出，但距离全市场铺开量产还需要一定时间。
另一个焦点在于电池结构的创新与优化。如果说化学体系的研发是大刀阔斧地推进，对电池性能产生决定性的改变，那么结构体系的优化就是智慧地修复，通过工程领域排兵布阵减少浪费冗余，因而，技术发展也更多关注电池成本、制造效率、电芯使用效率等。
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动力电池结构技术演变
以电池形态和集成程度为参考，电池结构的演变可分为模组标准化、CTP（大模组、去模组化）、CTC（电池底盘一体化）三个阶段。
2.1、模组标准化
背景环境
电动车发展初期，老牌车企大多通过油改电的方式切入电车市场，而特斯拉等小部分新兴车企则采取正向开发的姿态，从头开始研发纯电平台。
油改电即沿用旗下成熟燃油车的平台，仅将动力系统替换为三电系统。好处在于，既可以快速推出产品抓住市场机遇，又可以为研发纯电平台争取时间，还可以促进自身的供应链转型。但由于油改电平台不是专门针对电动车开发而来，不能完全符合电动车的特性，容易导致电池的布局受阻和配重不合理。作为结果，油改电车型或多或少会出现驾控性能不佳、电池重量大或空间利用率低导致整车续航能力不强、底盘突出影响整车美观等问题。
在这样的背景下，首先各车型对电池的需求不同、可提供给电池的位置和空间大小不同，其次电芯厂出产的电芯形状和尺寸多种多样，导致电池包的形态各异、包内模组的规格和布置也各异。
模组结构的出现和运用也与环境息息相关。早期的动力电池系统普遍采用大量电芯，例如一台特斯拉早期需要配备7000多只圆柱电芯。受制于技术条件（单体电芯容量不够大、BMS软件能力不够强等），将电芯提前集成进模组就成为了必要的一环，能够有力降低组装复杂程度、提高生产效率。
也就是说，早期电动车的动力电池普遍采用电芯-模组-电池包的集成模式，且百花齐放，各色各异。
模组结构动力电池的构造
大众ID.3装载的就是一种典型的模组结构动力电池。如图9所示，其电池包主要由壳体（上盖、外壳底板、下护板）、电池模组（银色长方体部分）、电池控制模块和电池外部连接端子（橙色部分）、电池管理系统（黑色部分）等部分组成。
壳体采用坚固的铝材，既支撑电池的重量，又加强车身刚度，通过螺栓固定在车身地板底部。下护板保护电池免受路面机械的损坏。底板装有冷却水路，可进行温度管理。电池模组通过导热膏与底板相连，以保证其导热性。
控制模块是用于正极侧、负极侧的两个开关单元。正极侧的开关单元装有高压系统保险丝，用于保护充电器、加热器（PTC）、DC-DC转换器等电路；负极侧的开关单元装有通过火药切断电池的保险丝，出现碰撞事故时可以快速切断电池电源。
电池模块采用LG化学供应的NCM712软包电芯，每个模组布置有24块电芯（如图10蓝色部分所示）。根据车辆配置级别，搭载的模组数量可调整为8个（192块电芯）、9个（216块电芯）、12个（288块电芯）。图中展示的是配置12个模组的电池包，可提供能量77kWh，实现续航里程549km。
模组的构造
如专利图所示，一个模组通常包括了电芯（1）、外壳——上盖板（2）、下盖板（3）、两个端板（4）和两个侧板（5），以及用于导电、绝缘、换热、监测等诸多功能的组件。
导电相关，汇流排（13）用于连接多个电芯的极耳，实现电芯的串并联。电极连接件（17）为一个正极连接件和一个负极连接件。汇流排与电极连接件相连，再与外部的导线或其他电连接件相连。
绝缘相关，绝缘膜（15）、绝缘板（16）用于避免外壳与电芯产生不必要的电连接。
换热相关，导热片（7）通过双面胶（8）和电芯的一个表面连接，又通过胶条（12）与上下盖板连接。双面胶的使用使电芯与导热片之间没有缝隙，提高导热性能。胶条帮助建立上下盖板与电芯之间的导热路径，便于电芯通过更短的路径将热量传导至盖板。
监测相关，采集软板（14）用于测试电压、电流、温度等性能。
其他还有一些零件对固定、安全等方面有重要作用，包括排气孔（6）、凹凸结构的支架部（9）和具有弹性的泡棉（10）。排气孔用于排出电芯失效时产生的气体，避免气体积压导致电池组膨胀爆炸；与之相对应，绝缘膜也会设定成较小的厚度，在电芯失效情况下可以部分破裂帮助气体排出。支架部用于电芯定位，通过将一个支架部的凸处和另一个支架部的凹处相固定，我们可以确保电芯沿着特定方向稳定排列。泡棉在电芯之间排列，用于缓冲电芯体积的增加，避免电芯之间互相挤压。
逐一剖析后，我们可以明显看出一个模组已经做了相对周全的配套，因此就整个电池包而言，运用模组结构可以简单地实现较为电池控制和热管理，也可以实现单个模组的更换，为制造组装和售后维修提供了极大方便。
同时也可以看出其中的空间利用可进一步优化。例如结构件至少包括了组件2、3、4、5、9，而组件10、15、16等都或多或少可以承担结构支撑的作用，这些零部件占据了电芯的可用空间、增加了电池整体的重量，限制了电池的体积利用率和能量密度。
模组标准化
在这个阶段，最初行业希望将电芯标准化，以争取规模化生产实现降本增效，例如德国汽车工业协会（VDA）推出的电芯尺寸标准。但由于统一电芯尺寸难度太大，后转而致力于模组标准化。德国主导的平台化在其中发挥了重要作用，伴随着平台化的实现，前后诞生了355、390、590三种主要的标准化模组。
355模组对应尺寸355*151*108，最初应用于大众内部，主要搭载在e-golf，audi Q7 e-tron上，之后LG造出了相同尺寸的软包模组，又经过三星、宁德时代等多家电池企业推广，逐渐成为了行业通用的模组。
390模组在355的基础上扩大了尺寸，一定程度上提高了空间利用率，主要配置在奥迪e-tron（如图12所示）、保时捷Taycan等车型上。
2020年起，大众MEB平台成为集团旗下新能源汽车的主要生产平台，配套590模组，上文所述ID.3车型对应的就是MEB平台、590电池模组。590模组进一步放大了模组尺寸，将横向摆放的模组数量从3个（如图12所示）减少成2个（如图9所示），从而减少模组数量、增加空间利用率。由于MEB平台覆盖了大众（ID车型）、奥迪、斯柯达等多个品牌，极强的平台拓展性带动了590模组的大量需求，电池企业纷纷跟进研发生产590模组，590模组从而成为一款主要的标准化模组。
图表13很好地反映了关于电芯标准化与模组标准化的讨论，大众做为模组采购方，为其MEB平台采购590模组，规范了模组的尺寸，而未对电芯做出标准化的要求，因此该模组内部既可以横向排布软包电芯，又可以竖向排布方形电芯。
2.2、CTP（大模组、去模组化）
CTP技术发展情况
2019年9月，宁德时代全球首款CTP电池包量产下线；2020年3月，比亚迪运用CTP技术的刀片电池发布。两大头部电池企业相继推出CTP产品，将CTP带入了大众视野。发展至今，CTP技术已经历了多轮迭代，宁德时代今年发布了第三代的麒麟电池，将在2023年量产，引起业界广泛关注。
CTP（Cell to Pack）在定义上是指省去模组的环节、将电芯直接集成进电池包，再将电池包与车身框架进行链接。值得注意的是，实际的CTP技术并不如名字所说完全省去模组，而是包括了使用大模组或不使用模组两种形式。上述刀片电池采用的是无模组结构，宁德时代第一代CTP电池则采用大模组结构。
从CTP 的推进情况来看，中国企业占据先发优势。如今国内有宁德时代、比亚迪、蜂巢能源等多家企业已拥有各自的CTP产品，远景动力、捷威动力等在软包CTP领域各有建树。在海外，宁德时代已授权现代摩比斯、泰国Arun Plus使用其CTP技术，其CTP产品也成功出海德国、荷兰等市场。海外电池企业中，LG化学计划将CTP改良为全新的Module Pack Integrated Platform（MPI），Advanced Cell Engineering（ACE）也已为其VLF电池申请美国专利，并预期到2023年其CTP方形电池设计将获得许可。
从CTP在整车的应用来看，宁德时代配套的特斯拉Model Y、Model 3，以及蔚来ES6、小鹏G3、小鹏P7、爱驰U6等诸多车型已成熟搭载CTP电池，比亚迪更是全系搭载刀片电池。以小鹏为例，2021年，CTP结构搭配磷酸铁锂材料成功使G3售价从20万区间降至14.9万元、P7售价从24.99万元降至22.99-23.99万元，拉低入门门槛，充分接近我国20万元左右区间需求强劲的市场，也成功实现销量的高速上升。
MarkLines数据显示，2021 年中国搭载 CTP 技术电池包的车型渗透率为 12.13%。今年，e平台3.0的比亚迪全新车型海豹上市（严格来说运用了CTB技术），预售仅七小时，订单就突破22637台；合作车型代阿维塔11有宁德时代赋能，大概率也会采用其CTP技术，有望成为销量的一匹黑马。仅从目前与未来推出的重磅车型可以预计，CTP 渗透率将持续大幅提升。
比亚迪：刀片电池
刀片电池，在电芯层面，在材料上保持了现状（正极磷酸铁锂，负极人造石墨），在形状规格上采取了扁长化设计——厚度减薄、长度拉长（0.6米至2.5米），即电芯单体向大容量进化。
在电池包结构层面，构造如专利图所示：电池包（10）中，单体电池（100）呈扁长的形状，长度与电池包宽度相当，单体电池直接阵列于包体（200）中，电池包长度方向设置端梁（203），宽度方向设置侧梁（201），电池包内可以不再设置横梁纵梁。
作为对比，传统采用模组的电池包（如专利图18、19所示）电池包壳体被横梁（120）分割成若干个容置腔（110），用以容纳电池管理模块（200）和电池模组（300）。
相较之下，常规模组结构从电芯到模组这一步体积利用率大约能达到80%，从模组到电池包利用率大约能达到50%，结果就是电芯在电池包中真正的体积利用率只有40%左右。而刀片电池通过大电芯和去模组，达到体积利用率60%。
尽管磷酸铁锂比能量明显低于三元材料，刀片电池通过大幅度节省空间，仍然成功使其体积能量比与三元电池相当。从具体数值来看，刀片电池能量密度140Wh/kg，较传统磷酸铁锂电池增加大约9%，体积能量密度320Wh/L，相较增加50%以上。
此外，电池系统零部件数量减少40%以上，成本下降30%以上。再叠加电芯表面积的增加使得整体散热性能更好，以及磷酸铁锂安全性的天然优势，刀片电池成为优雅而有竞争力的产品。
宁德时代：麒麟电池（CTP 3.0）
2019年末，宁德时代推出第一代CTP电池，带动电池体积利用率首次突破50%。相较传统电池包，该产品做到体积利用率提高了15%-20%，零部件数量减少40%，生产效率提升了50%；在能量密度上，传统的电池包能量密度大多处在140-150Wh/kg，CTP电池包能量密度则可达到200Wh/kg以上。
今年6月23日，宁德时代推出的CTP3.0技术麒麟电池的系统集成度更是创全球新高，体积利用率超72％，能量密度达255Wh/kg。
麒麟电池电池包的构造如其爆炸图所示，从上至下分别是上盖、三合一弹性夹层、电池、托盘。创新重点之一是高度集成化的三合一弹性夹层，将结构梁（纵横梁）、隔热垫和水冷板替换为弹性夹层，布置在每排电芯间，同时起到结构支撑、冷却散热、电芯隔热和膨胀缓冲四个功能。
大多数电池方案下，我们在电池包上盖或下壳体处铺设冷板，在电芯之间陈列导热材料将热量传导至上下端（正如本报告中提到的大众ID.3电池包、孚能科技的一种模组）。横向对比，麒麟电池的水冷板（弹性夹层）竖直放置于电芯之间，大幅增加了换热面积、提高了放热性能。进一步说，较好的放热性能支持下，我们才能够放心地发展快充。据宁德时代报告，麒麟电池可以做到4C快充技术，实现5分钟热启动、10分钟快充至80%。
其他企业的CTP技术
蜂巢能源的CTP技术既有无模组方案，也有大模组方案。与传统590模组相比，CTP第一代减少24％的零部件数量，第二代在第一代的基础上提升5－10％重量成组效率、提升5%空间利用率、减少零部件数量22％。
捷威动力的积木电池是基于软包大模组的概念，通过不同电池厚度、长度、宽度尺寸的变化提高空间利用率，实现电芯在电池包内以搭积木的形式排列。在电芯宽度一定的情况下，积木电池能够提升8%-12%体积利用率、下调10%-15%成本。
远景动力的软包CTP预计2024年量产，可以做到同等空间内电池容量增加一倍、续航延长至1000km。
思考与讨论
1. CTP技术本质上是缩减了模组环节，使得留给电芯本身的空间得以增加，进而可以通过直接增加电芯数量增加电池能量；减少了零部件，进而降低了成本，也有助于整车轻量化，能够进一步拉高了电池能量密度。
主要缺点有二：（1）电芯一致性的要求提高了——电池性能遵循木桶短板原理，性能最差的电芯会直接影响整体性能。传统模组结构下，每一个模组都是一个整体，而在CTP结构下，整个电池包才是一个整体，因此，当单个电芯出现故障时，我们不得不更换整个电池包而非某个模组。从这个层面来说，对电池生产和管理的要求变高了，维护良率的成本也变高了。（2）电池包层面的开发灵活性受到了限制——不同车型对电池包的要求也不尽相同，但电池包与电芯紧密挂钩后，定型后再做改动的成本就会明显上升。
2．CTP结构能够与磷酸铁锂材料完美结合，使电池达到成本、安全、能量密度三方面的最优解，CTP技术的推广一定程度上也带动了磷酸铁锂电池渗透率的攀升。
2020年之前因为补贴政策对能量密度的追求，三元电池在市场上表现强势，但由于电池稳定性较差也发生了不少安全事故。而补贴逐渐退坡，三元电池失去了一大推动力。正是在这样的背景下，宁德时代的CTP技术和比亚迪的刀片电池应运而生。
3. CTP的出现有两大影响：（1）使中国企业在德国主导的电池包集成技术领域抢夺了先机——如前所述，电池集成技术第一阶段中，模组进化的趋势是往标准化的大模组发展，而CTP实际上加速了这一迭代的速度，采取了更激进的集成方法。（2）让电池企业在整车厂主导的电池包集成技术领域增强了话语权——随着CTP技术的推广，电池企业从生产电芯转为生产电池包，在产业链的电池包环节与整车厂直接竞争抢夺市场。
2.3、CTC（电池底盘一体化）
CTC技术发展情况
CTC技术已经出现在很多新能源车企的技术路线中。目前特斯拉、零跑、比亚迪三家已率先公布了各自的CTC方案；宁德时代预期将在2025年前后正式推出；大众集团、沃尔沃、上汽集团、捷威动力等多家企业也在该领域加速布局。
CTC（Cell to Chassis）本质上就是将电芯直接集成在地板框架内部，即车身地板和底盘的一体化设计。这将在根本上改变电池的安装形式，相当于电池被重新布局。正如宁德时代董事长曾毓群介绍，CTC技术会重新布置电池，还会纳入三电系统，包括电机、电控、整车高压等。
同样以比亚迪刀片电池专利中的示意图为例，我们找到了专利中描述的动力电池包与电动车可能的连接方式：“包体（200）可以一体成型在电动车上，包体（200）也可以为单独生产的用于容纳并安装单体电池（100）的车用托盘。”模组结构、CTP结构下，动力电池包（10）就是首先独立生产，然后安装固定在车身底盘上，如图表22所示。图表23则是包体形成于电动车的结构示意图，一定程度上与我们所说的CTC相符。
特斯拉：CTC
特斯拉早在2020年9月举行的电池日上就发布了CTC技术，称之为结构电池（Structural batteries），运用于Model Y车型并在今年实现量产。
该技术将电池作为车身结构的一部分，连接前后两个车身大型铸件，取消原有座舱底板，座椅直接安装在电池上盖上。性能提升来看，新结构可以减少370个车身零部件，为车辆降低10%车身重量，增加14%续航里程，降低7%度电成本。此外，还可以灵活调整车辆的质心高度，因为适当降低质心高度有利于提高汽车的操纵稳定性。当然，如果底盘需要维修，成本也会明显升高。
也有不少关联技术为CTC结构的实现提供了助力。（1）结构粘合剂成为了重要的一环，用以将电芯黏合在上下盖板上，并作为阻燃剂一定程度上可以维持电池安全。这样的结构反而更加坚固，有利于整体安全。（2）一体化压铸技术将前车身、底盘电池包和后车身等多个部分直接压铸成车身，在大幅减少生产环节的同时（CTC配合一体化压铸可以节省370个零部件，为车身减重10%，将度电成本降低7%），也能做到更强的密封性。（3）4680大电池在增加单体电池容量的同时，也减少了所需的电芯数量，一定程度上降低了对BMS的要求，使得CTC方案更加可行。
比亚迪：CTB
比亚迪海豹车型采用的是CTB（Cell to Body）电池车身一体化技术，是用电池包上壳体替代车身底板。对比来看，CTP技术是电池的三明治结构，将电池分为电池上盖、电芯、托盘三个层面，CTB则是整车的三明治结构，将整车车身分为车身地板集成电池上盖、电芯、托盘三个层面。据比亚迪汽车工程研究院院长廉玉波数据，比亚迪CTB电池系统的体积利用率可提升至66%。
CTB与CTC起名略有不同（CTC是Cell to Chassis，电池底盘一体化）。我们认为二者都是电池与整车的集成方式，本身CTC名字下不同方案表现形式也各不一样，因此我们将它二者放在一起讨论。起名不同或为将来的发展提供了一些想象空间，正如比亚迪刀片电池的专利中所说，包体可以是形成在电动车上任意适当位置的、用于安装单体电池的装置，也就是说，并不一定局限于电动车底盘上。
有观点认为，CTB装配方式更像是CTP的拓展，是将电池包集成进底盘，而非将电芯集成进底盘，或许可以定义为PTC（Pack to Chassis）。也正因如此，对比其他的CTC方案，比亚迪的CTB方案可拆卸性强，电池维修相对便利，且保留了换电可能性。
零跑：CTC
零跑汽车在今年4月发布了CTC方案，应用于车型C01，该车型已在今年7月进入了工信部的新能源汽车推广应用推荐车型目录（2022年第6批）。
如爆炸图和专利图所示，零跑的CTC方案是将车身底盘作为电池包的上盖。该结构包括下车身（1）、电芯模组（3）和电池下盖（2），省去了电池包箱体上盖和侧边框及其与车身之间的预留间隙，既减少了零件数量、重量、成本，又增大了电池可用空间。
据零跑资料显示，这套CTC方案可以使电池布置空间增加14.5%，车身垂直空间增加10mm，零部件数量减少20%，结构件成本减低15%，整车刚度提高25%，综合工况续航增加10%。还拥有极强的扩展性，可兼容智能化、集成化热管理系统，未来可兼容800V高压平台，支持400kW超级快充等。
相较于特斯拉和比亚迪，零跑CTC的不同之处主要有两点：（1）实现了无电池包化，通过重新设计电池承载托盘，使下车体底盘和电池托盘结构耦合，而前二者是制作了完整的电池包，再将电池包上盖用作车身底盘；（2）保留了模组环节，采用了“电芯-模组-底盘”的模式。
有评论认为，这更像是一个试探性的过渡方案，但从效益来看，零跑这套CTC方案还是有效提升了车辆的综合性能表现。
其他企业
大众集团在2021年Power Day发布会上透露，正在自研标准电芯（Unified Cell），同时也提出将自研CTP、CTC（Cell to Car）技术，预计未来有望推出结合了标准电芯与CTP、CTC技术的车型。
沃尔沃在2021年Tech Moment发布会上透露了下一代动力电池技术的CTC方案，将电芯与上下壳体组成一个三明治结构，并用上壳体充当乘员舱地板。
捷威动力与悠跑科技也达成合作，共同开发CTC电池系统。而悠跑是一家To B的滑板底盘硬件企业，他们认为，滑板底盘可能更适合采用CTC技术。
思考与讨论
1.直观来看，CTC的优点是高度集成化、减少零部件数量和总装工艺，能够进一步化繁为简、降本增效。在电池包与车身分离制造的情况下，我们需要用螺栓等零件连接电池包上盖与车身底盘，这就不可避免使得电池与车身之间留有空隙，也相对使用了较多的零件。CTC则将地板面板和电池包上盖合二为一，减少了二者之间的缝隙和连接所需零件，而电芯既是为整车提供动能的来源，也是增加底盘刚性的结构件。
正如马斯克举的例子，原本飞机的构架是把燃料箱放在机翼之中，但为了更大程度地利用空间，我们可以拿掉燃料箱、直接用机翼来储存燃料。
CTC结构的困难和挑战则主要在三个方面：（1）对电池零部件的要求更高了。电芯在没有模组和电池包结构保护的情况下直接集成进底盘，必然导致我们对电芯一致性的要求再次提高。与之对应，我们需要更高难度的电池热管理技术来维持电池系统温度一致性，更智能的BMS来监控管理电池的使用，更精准的（采用AI技术和机器视觉的）智能制造设备在制造过程中保证更好的质量管控。
（2）维修的便利性降低了。由于电池和底盘的一体设计，拆装“电池包”将涉及更多的整体结构件，例如需要拆除座椅横梁等；而电池内部，电芯之间往往填充了树脂材料，因此难以更换单个电芯。在此基础上，就目前来看，CTC方案对换电模式是不够友好的。
（3）主机厂和电池厂的制造业务必须有所融合。主机厂不能单纯采购电池包，而是需要更多地具备电芯、三电系统相关的设计和集成能力，相当于主机厂需要在更早期的环节就开始车型的整体设计；电池厂也不再是止于供应电池，还需要对车身底盘设计有更多的涉猎。
2. CTC与滑板底盘技术的理念相合，CTC概念的出现一定程度上助推滑板底盘重新获得大量关注。海外有Canoo、Rivian、Arrival等，国内悠跑科技、易咖智车等企业入局竞争。
滑板底盘与非承载车身结构相似，有一套专门独立的车架（“大梁”）来承托电驱系统、电池、悬架、热管理系统和电子电气架构。也就是说，滑板底盘内如果装载电芯，电芯将不需要承担过多载荷，因此技术难度较小，较易实现。
此外，滑板底盘结构下，车身和底盘分离，上下车体可以进行独立研发和制造，一方面可以高效缩短新车型开发周期，另一方面也便于整车厂将底盘相关的硬件外包出去，集中力量于自动驾驶、智能座舱等关键领域。
就滑板底盘的应用市场而言，至少是当下，相比底盘技术炉火纯青的头部玩家，资金不充裕的尾部玩家更愿意外包底盘，相比C端，B端企业（园区、物流等低速自动驾驶场景）对滑板底盘需求更明显。
2.4、小结与思考
1．模组结构、CTP、CTC三种技术从集成化程度、对电池性能的影响来看都是逐步递进的，整车结构逐步简化、空间利用率逐步提升。
2. 我们梳理了各家企业的电池包方案，在具体设计和制造中，各个企业都有着各自的着力点和侧重点。
CTP产品来看，首先不同产品的无模组化程度不同。宁德时代第一代CTP电池采用大模组结构，第二、三代无模组，刀片电池采用的是无模组结构。
麒麟电池对比4680和刀片电池也有明显不同之处。麒麟电池聚焦结构设计上的创新，并未在电芯的规格上做出改动，而4680和刀片电池都扩大了电芯容量。也正是因为这样，麒麟电池为大多数采用方形电芯且化学体系上处于无法持续提升境地的车企指出了一条可观的技术路径。
CTC方案来看，特斯拉和比亚迪的方案更接近于将电池先组成电池包，再将电池包集成进底盘；零跑的方案则相对明显地拿掉了电池包的环节。也就是说，特斯拉和比亚迪的方案是取消了车身底板，零跑的方案是取消了电池包上盖。此外，特斯拉和比亚迪都将电芯直接集成，而零跑保留了模组环节。
3．我们不必将CTC单纯理解为CTP的延伸，从技术涉及的范围来看，CTP是一种电池包技术，CTC是一类整车技术。
CTP在短期较为容易实现，是在电池包层面的优化方案，电芯或电池包企业独立可开发完成。
CTC是远期的一大趋势，一定程度上跳脱出了在电池层面降本增效的目的。就CTC的实现而言，一方面技术难度较大，门槛较高；另一方面，传统车企在平台化、模块化有较好的基础，采用CTC技术反而需要颠覆已有的车身底盘结构，因此CTC的发展推动需要更长的时间和过程。也正由于这一点，特斯拉作为一个新型造车企业，没有历史包袱，比传统车企有更强的垂直整合能力，才能走出CTC的技术路线。
最后，尽管CTP、CTC的概念相当火热，但严格意义来说，当前整个行业还处于从标准化模组加速向CTP技术发展的过程中。
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产业链环节的变化与趋势
3.1、电池厂与整车厂的合作竞争格局
根据电池制造的各个环节，整车厂采购电池的模式可以有多种，从外购电芯到外购电池包。如今，在电池需求加大、上游原材料涨价的背景下，整车厂纷纷往上游电池端延伸——部分整车厂通过入股、合资等方式深度绑定电池供应商，另一部分整车厂直接独资建厂自研电芯。
CTP、CTC作为以电池为核心的继承设计，电池企业相对具有较强的开发优势，也将通过技术变革、新产品推出逐步整合电池包各部件的设计与生产，在电池开发中的话语权能够得到大幅提升。
此外，CTC涉及汽车底盘，是传统观念里整车最为关键的部件之一，整车厂更加具有技术优势。叠加如上所述整车厂在战略布局上同样在向电池端迈进，力图掌握电池层面供应、价格和技术的话语权。因此，电池厂可以借CTC向整车渗透，延伸至底盘开发领域，而整车厂可以通过自研CTC来主导和巩固底盘开发并渗透电池环节的研发与制造。
二者夹击下，首先是第三方Pack企业的市场份额被蚕食，其次是电池厂与整车厂的竞争格局将加剧。
3.2、电池制造产业链细分环节
电池层面的制造来看，在电池包结构简化的过程中，大量机会将出现在产业链的细分市场中，行业对特定零件的要求明显增高，有竞争力的供应企业有望脱颖而出。
胶粘剂（结构胶、密封胶与导热胶）应用增加
模组内电芯的装载和散热方式区别较大，有的通过胶体将电芯粘在模组壳体上并进行热传导，有的直接在电芯之间保留部分空气来散热并允许电芯膨胀。而CTP、CTC结构下，空气显然无异于电芯的固定和支撑。在削减了模组和一些结构件的情况下，结构胶粘剂的应用将显著增加来连接固定电芯、支撑结构、阻热阻燃。例如刀片电池通过结构胶固定所有电芯；特斯拉CTC结构电芯之间采用树脂材料填充，同时起到阻燃、热保护和结构性支撑的作用。
除了需求量增加，对胶粘剂性能的要求也会有所提高。
-强度要求：为了代替原有模组结构的机械连接，达到较好的粘接效果，胶粘剂需要有足够的粘接强度和本体强度（一般要求8MPa或以上），以及对粘接材质（例如3003铝合金）的适应性。同时也需要保证尽可能多的粘接面积和被粘接材质较强的本体强度。
-弹性要求：为了避免电芯互相碰撞挤压，胶粘剂需要有较强的弹性，或者说柔韧性（一般要求断裂伸长率达到100%甚至高于150%）。目前有多种解决方案，有的设置有弹性的泡棉，有的在电芯间直接留出空隙，麒麟电池的三合一弹性夹层也有这个功用。
-此外，对胶粘剂还有着耐老化、阻燃性、绝缘性、导热性等诸多性能的要求。
-出于轻量化的需求，我们还要求其有较低的密度。
其中突出的企业有回天新材及其投资设立的回天锂电新材料。
电池托盘重要性提高
结构件领域，CTP、CTC技术的发展对电芯结构件影响较小，对模组、电池包等成组环节的结构件影响较大。作为少量留存的结构件之一，电池托盘将需要承载更多电池系统部件的集成，也需要符合更高的防震、气密性、轻量化要求，因此电池托盘将承担更重要的角色。
从生产制造来看，早期普遍采用冲压技术，冲压对象为钢制材料；如今挤压与焊接逐渐成为主流，铝型材用量也大量增加；未来，压铸有望成为最有效的工艺，避免复杂的焊接工序、简化生产流程，材料或将逐渐演变至镁铝合金、塑料及碳纤维复合材料，想象空间较大。
其中表现亮眼的企业包括和胜股份、凌云股份等。
设备行业（制造设备、检测设备）智能化升级
电池生产和仓储过程中的智能化要求越来越高，设备迭代升级明显加速。为了满足对电池大规模生产、高安全性、高品质、低成本的要求，设备企业需要在提高产量产速、降低制造成本的同时，实现更高标准的质量管控。
首先，设备开发路径正在从单机设备向分段或整线一体化迈进，例如电芯制造前工序的辊压分切一体机、激光模切卷绕一体机、切叠一体机等一体化智能装备，又如智能仓储环节的线库一体方案。设备和方案的升级旨在尽可能减少人工的依赖，在提速保质的同时，更好地做到工艺一致性，进而实现电芯一致性。
其中可关注的企业有研发一体机设备的海裕百特、易鸿智能，以及客制化设计智慧物流方案的先导智能等。
其次，测量和检测设备的需求高速增长，机器视觉正在成为一大主流方案，并应用于全线，覆盖电芯顶盖焊接检测、电芯外观检测、模组焊接、Pack组装等多个工艺环节。据高工锂电数据，2021年该领域市场规模已达到13.1亿元，同比增幅81.4%，预计2022年将达到20亿元。
机器视觉相关领域值得关注的企业有奥普特、苏映视、易鸿智能、凌云光、章鱼博士（由蜂巢能源于2021年成立）等。
最后，运用仿真工具进行虚拟调试成为设计与制造协同的助力。通过运用数字化的工艺，既能节省客户验收测试、现场验收测试的时间，又能减少物理验证，避免因设计问题导致的成本浪费，最小化设备故障和停机的风险。
其中可关注的企业有海目星激光。
3.3、小结与思考
1. 目前推出CTP技术的企业主要以电池企业为主，推出CTC方案的三家企业都是整车厂。随着电池集成技术的不断推进，电池企业与整车厂的话语权争夺更加激烈。
CTP技术帮助电池企业从电芯生产环节跨越到电池包环节，是电池企业扩张的一次体现。一定程度上，我们也可以反过来理解为什么CTP技术的推出与推广首先发生在国内，而非之前主导电池集成技术发展的大众等传统车企。因为对整车厂而言，保留电池包中模组结构可以保留其对电池包开发的主导权。而国内宁德时代占据半壁江山，有实力推动这一降本增效的产品进入市场；比亚迪既是电池企业又是整车厂，超强的垂直整合能力也保证它可以更多关注技术本质上的优劣。
CTC技术路径尚不够清晰，固态电池的推出、充换电模式的转换等诸多因素都有可能左右其发展。我们认为，未来相关技术的试探会继续多多出现，该领域电池企业和整车厂两方的竞争也将更激烈。
2. 集成化程度高的电池系统下，由于电池的木桶短板原理，对电芯质量、电芯一致性有着更高的要求，又由于省略了大量零件，电池刚性、散热性等性能要求需要保留着的零件来满足。
具体来看，CTP、CTC技术的发展将带动（1）胶粘剂用量和质量要求上升，（2）托盘等结构件承担更多重要的作用，（3）智能制造正在快速铺开，并有望大规模应用，生产环节从设计到制造再到检测，各个环节的质量把控更加严格和精细。
传统车企电动化转型受到阻力、固态电池等新技术的研发进展不及预期，导致电池集成技术的推进不如预期。
曹洋 首席分析师(有色金属)
从业资格号：F3012297
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