编者按 针对当前汽车行业的快速变化以及智能电动汽车时代面临的挑战，青铜科技出品《青铜报告》，旨在对新能源汽车赛道智能、科技、技术与营销等领域进行深度挖掘，解答从业者在生产经营中的困惑，探寻消费者最线期，我们聚焦下一代新能源专属平台架构，以下为本期《青铜报告》的部分内容。

　　由于电池、电机、电控是电动车上价值最大，且直接决定产品性能的核心部件，被业界称为汽车新三大件。新一代新能源专属平台架构的主要竞争力，也往往体现在这三方面技术上。总体来看，动力电池一直朝着更高的能量密度，更高的安全性，更长的寿命，以及更低的成本方向发展。而技术创新一般有两条路径——化学路径和物理路径。

　　化学（材料）路径即在正负极材料、电解液上做文章，改变其化学成分；物理（结构）路径则是改变电芯形状及封装方式，或电池结构，以实现上述目标。

　　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。

　　在结构方面，设计的创新层出不穷。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。

　　根据官方数据，目前宁德时代的麒麟电池（CTP 3.0）处于领军地位：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%。今年6月23日，宁德时代推出的CTP 3.0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％，相比之下，比亚迪的刀片电池为60%，特斯拉4680电池则是63%。

　　在使用三元电芯时，麒麟电池可以做到255W·h/kg的能量密度，同等体积下电量比特斯拉4680电池高13%；使用磷酸铁锂电芯时，能量密度也可以做到160W·h/kg，比比亚迪刀片电池高14%。电量由10%充至80%的时间，麒麟电池为10分钟，特斯拉4680电池为15分钟。

　　扁线电机即电子定子绕组中使用的导线为扁平矩形。相比圆线，扁线可以大大提高槽填充率，因为圆导线之间有明显间隙，而扁线则更紧凑。槽填充率越高，线圈中的导线越多，产生的磁场越强，电机功率越大。同时，它大大增加了导线之间的接触面积，所以散热能力会更强。由于卷绕体积较小，耗材较少。

　　相较于400V平台，其工作电流更小，进而节省线束体积、降低电路内阻损耗，变相提升了功率密度和能量使用效率。在功率不变的前提下，预计800V平台可使续航里程增加10%、充电速度提升一倍以上。

　　车企应用800V平台架构，需要对电气系统零部件重新验证，对功率器件的耐压、损耗、抗热的要求更高。

　　其中，作为电能转换与电路控制的核心的功率半导体，就在从常见的车用硅基功率器件（主要是IGBT），逐渐更换为第三代SiC半导体。

　　业内专家列举了SiC能取代IGBT的三个原因：一是SiC器件耐高温、耐高压等性能优于传统硅器件；二是SiC器件体积可减小到IGBT整机的1/3~1/5，重量可减小到40~60%；三是SiC器件还可以提升系统的效率，进一步提高性价比和可靠性。但短期内SiC芯片还不能迅速完成替代，原因是成本较高，是IGBT的8-12倍。而原本IGBT占电动车成本就高达8~10%，可见采用SiC模块，厂家还是要付出很大代价的，因此目前只在高端旗舰车型上搭载。

　　虽然从长远来看，“软件定义汽车”是大势所趋，汽车品牌未来的差异化竞争力很大程度上取决于各自的软件能力。但近十年内，“车还是用来开的”，三电既是决定电动车使用体验的核心因素，更是主机厂保证盈利的关键。其中，动力电池作为整车成本最高的零部件，近两年来无论是电池生产企业还是头部车企，都在加码布局。

　　行业研究认为，动力电池要盈利，年产能至少需20GWh；要实现较为理想的运转效率，要达到40GWh。要真正拥有市场竞争优势，则要跨过100GWh的门槛。这一门槛对应的汽车数量，约为150万台。

　　根据公开信息，2025年，宁德时代规划2025年产能将达到670GWh以上：弗迪电池初步预计超过 600GWh；蜂巢能源600GWh；中航锂电500GWh；欣旺达500GWh；国轩高科300GWh。

　　而与此同时，越来越多主机厂认识到，不断深挖技术护城河，也是争夺话语权，巩固市场地位的首要方式。以下是我们对国内市场中几家头部车企，在动力电池技术领域“杀手锏”的盘点分析：

　　特斯拉计划2030年实现2000万辆电动车产销规模，这意味着其需要庞大电池产能匹配。目前，特斯拉主要通过自产外购等多种形式来满足对电池量的需求：铁锂对应入门级车型和储能站，满足长循环寿命的需求；长续航产品要求较高电池能量密度，围绕镍锰做无钴电池；重量敏感型产品如皮卡重卡领域将采用高镍电池。特斯拉计划2022年达到自产100GWh电池产能，2030年达到3TWh电池产能。过往10年，特斯拉无论在电芯还是Pack上都在持续引领行业的发展。企业通过垂直整合的方式（即从电芯设计——电芯工厂——正极材料——负极材料——电芯底盘集成），不断优化电池成本、单位投资、续航里程、能量密度。

　　目前，特斯拉最新的第三代圆柱电池4680，较上一代2170输出功率提升6倍，整包续航里程提升16%。同时，特斯拉采用无极耳电极技术来解决电池散热问题。

　　2020年3月，比亚迪发布刀片电池，在电芯材料上保持了现状（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，电芯单体向大容量进化。在刀片电池中，长96厘米、宽9厘米、高1.35厘米的单体电池，通过阵列的方式排布在一起，就像“刀片”一样插入到电池包里面。由此，电池兼具能量体和结构件的双重功能，在成组时跳过模组和梁，减少了冗余零部件，从而达成结构创新。电池包内的空间布局也得以优化，空间利用率能达到约60%，体积能量密度随之提升。

　　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，其体积能量比与三元电池相当。

　　上汽魔方电池的独特之处可以总结为躺着放、侧着喷以及柔性大，对应的好处则是高效、安全和长寿命。魔方的躺式电芯可以明显提高电池的体积利用率。其长度和宽度是固定的，为1690mm*1300mm；高度则有三种，分别为110mm、125mm和137mm。基于CTP、高电压、超薄基材等技术，90kWh魔方电池，电池系统能量密度达到195Wh/kg，从而实现CLTC续航里程550~570km。可以用5系电芯实现8系电芯的能量密度，CTP成组效率达到79.6%。

　　电芯躺着放的另一个好处就是电芯的喷发口不再向上，而是侧向喷发到底部托盘结构上，由此可减小对乘客的危害。此外，躺式排布电芯设计能够降低电芯之间有效接触面积，减小热传递通道，防止多米诺骨牌效应的热失控。

　　在电池产业链布局上，上汽集团和宁德时代投入超百亿元，建设了先进的电池和电池系统生产基地。其中，时代上汽主要生产电芯，宁德时代持股51%，上汽49%；上汽时代主营电池Pack，上汽持股51%，宁德时代49%。目前，上汽的动力电池采购逐渐由宁德时代转向时代上汽。

　　搭快车，广撒。