最近，電動汽車科技可謂是驚喜不斷。

甯王剛剛宣布，2023年将量産續航達到1000公裡的電動汽車。

緊接着，梅賽德斯宣布他們的新電池組已經可以使電動汽車在真實世界中的行駛裡程超過了1000公裡，相當于每 100 公裡消耗不到 10 千瓦時（度）的能量。

注意，這是實際續航裡程，不是理論續航。

續駛裡程是電動汽車重量、空氣動力學、駕駛模式和電池中存儲的總能量的函數表現形式，将方程式簡化後得出續航裡程與電池組的能量密度呈線性關系，即電池組能量密度越高，續航裡程越高。

因此，提高電池組能量密度就能提升電動汽車的續航裡程。除了電池組能量密度的提高，車輛重量的減輕也是提升續航裡程的一個重要因素

而最新的CTP技術就是甯王和梅賽德斯宣布電動汽車的續航裡程達到并超過1000公裡的關鍵。

先來看看什麼是CTP技術。CTP是cell-to-pack的簡稱，意思是單電池到電池組，是一種電池組的集成技術，即通過優化電池的有效體積來提高電池組的能量密度。

CTP最近頻繁的出現在電動汽車行業中，是因為車企越來越青睐于這種技術。它具有将容量利用率提高約 15% 至 50% 的潛力，具體取決于電池單元格式。

此外，零件數量最多可減少 40%。遵循這種設計理念，車企制造商還可以選擇利用電池組能量密度的優勢來使用更便宜、能量密度更低的電池，例如磷酸鐵锂電池。

因此，雖然磷酸鐵锂電池的能量密度在單電池水平上确實落後于三元锂電池，但應用 CTP 技術顯著縮小了包裝級别的差距，最先進的 LFP 電池的能量密度已經達到180 Wh/kg。

受成本效益、高性能和安全電池的共同願景的啟發，大多數電動汽車制造商都傾向于采用由衆多電池模塊組成的通用電池組配置。這些模塊中的每一個都由一組單獨的電池單元組成。這些模塊和電池通常是液體冷卻的，并由電池管理系統進行智能監控和管理。

然而，這種模塊化設計并不理想。例如，模塊的非活動區域——外殼、端子闆、側闆、内部連接器、電池管理和冷卻系統，都會增加重量，占用寶貴的體積并最終影響電池組的能量密度。

鑒于這些缺點，許多電動汽車和電池制造商正在完全淘汰模塊，而是選擇用CTP技術将大尺寸電池直接集成到電池組中的。

比亞迪的刀片電池就是一個典型的例子，單節電池跨越電池組的整個寬度，提供電池到電池的連接。電池組的集成效率提高了 50% 以上。雖然标稱電壓保持在 3.2 伏，能量密度為 166 Wh/kg，但 CTP 架構将體積能量密度提高到了 448 Wh/L。

然而，在 CTP 電池組中通常使用的是大容量電池，特定電池的充電/放電特性必然會存在很大差異，甚至會以不同的速率退化。這種不平衡不僅會影響性能，甚至會帶來安全風險。

為确保電池組中的所有電池都發揮最佳性能，電池科學家 研發了一種“自我修複” 的系統，該系統利用一套軟件算法和相應的硬件來識别并主動修複一個電池或一串電池，使其恢複到優化的性能水平. 這确保了整個電池組始終具有均勻的電池性能。

随着對 CTP 技術的興趣日益濃厚，制造商正在尋找創新方法來進一步優化這些電池組。因此，雖然主動液體冷卻已成為電動汽車設計的标準，但冷卻系統需要泵、管道和冷卻劑，這會消耗能量并增加重量。

而梅賽德斯的CTP 技術比較新穎，他們的創新點在于使用了被動冷卻（空氣冷卻）的方法，用于散發電池組的熱量。

這種被動冷卻是通過整個電池組的智能電池管理來實現的，結合底部的集成冷卻闆，以及随着溫度升高而打開的通風口。

這些能夠縮小電池的外形，并将巨大的能量内容裝入一個非常小的空間，因此他們的電池組重量減輕了 30%，電池組的能量密度接近 400 Wh/L。

電池組能量密度提高，車輛重量減輕，這種創新的CTP技術使得電動汽車的實際續航超過了1000公裡。

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作者為中國科學院博士，美國藤校研究員，科學技術控，接觸一線科技研發，樂于分享，歡迎關注科技酷探。

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