麒麟电池专题分析：量产装车，注入产业升级新活力

1 直击行业痛点，宁德时代新一代麒麟电池性能实现突破

新能源汽车行业发展迈入后半程，性能越发追求极致化。2022 年我国新能 源汽车渗透率已经超过了 25%，各大传统燃油车品牌陆续下场布局，新能源车企 也不断推出新的车型填补细分市场。从消费端来看，“安全性焦虑”、“充电焦虑”、 “里程焦虑”仍有待进一步优化。相关方面的性能提升是以技术创新为主要驱动 力的新能源汽车行业的长期发展诉求。

快充需求、续航需求和安全性需求要求产业链多维度技术升级。从动力电池 层面来看，更快的补能速度要求电池在更短的时间内接受更高的功率输入，更长 的续航里程要求动力电池有更大的带电量和更轻的车辆自重，而安全性能的保障 则要求电池能够有效的疏散电池充放电时产生的热量、抑制副反应发生并且具有 更高的抗冲击、防止形变能力。然而这些需求本质上来看，是相互矛盾的，比如 电池容量增大，充电时间却要缩短。这种关系决定了无法通过单一技术的改进来 满足这些需求，而是需要在多个性能上实现突破才能够真正解决痛点，推动行业 的发展。

宁德时代麒麟电池 2023 年量产装车，支持 4C 快充和 1000 公里续航。2022 年 6 月 23 日，宁德时代在麒麟电池发布会上发布新技术电池技术——麒麟电池。 将电量快充至 80%的时间缩短到了 10min，实现了 4C 充电倍率，同时麒麟电池系 统能量密度为 255Wh/kg，体积利用率达到了 72%，续航里程超过 1000km。搭载了 CTP3.0 技术的麒麟电池不但性能相对于前两代 CTP 电池有较大的提升，对比市 面上其它较为有竞争力的动力电池产品，如比亚迪刀片电池、特斯拉 4680 电池 也有突出的优势。近期，宁德时代麒麟电池已经实现量产，首装车型为极氪 009ME 版，电池容量 140kwh，CLTC 续航里程 822km。另外，在 2023 年上海车展上，理想汽车透露其第一款纯电动汽车也将搭载宁德时代的 4C 麒麟电池。

1.1 亮点一：15 分钟充电，更短的充电时间

麒麟电池的 4C 充电倍率，在动力电池环节解决了补能效率的难题。根据易 观分析的调研报告显示 2022 年我国 82%的新能源车主充电时长介于 0.5-2.0 小 时之间，超过四分之一的车主充电频率达到了一天一次，充电时间和排队时间长 成了困扰 50%以上用户的问题。4C 充电倍率代表着麒麟电池可以在 15 分钟内完 成整个充电周期，其快充区间缩短到了 10 分钟，并能够在分钟之内进行热启动 达到适宜的充电温度，针对性解决了新能源汽车充电时间相较于传统燃油汽车平 均 5 分钟左右的补能时间过长的消费痛点。

在单体电芯层面上，动力电池充放电倍率的提高主要通过优化锂离子脱嵌效 率来实现，因此负极材料对快充性能有较大影响。在锂电池的主要组成材料中， 正极材料主要决定电池能量密度和成本，相对于负极材料发展更为成熟；负极材 料则主要影响锂离子电池的首次效率、充放电倍率、循环性能等，技术迭代相对 缓慢。传统石墨负极材料占据了 90%以上的市场份额。目前，石墨负极材料实际 比容量已经达到了 360-365mAh/g，接近理论比容量 372 mAh/g；石墨层状结构也 决定了锂离子脱嵌时传输路径较长，效率相对较低，在大功率充电时锂离子积聚 形成锂枝晶，刺穿电池隔膜，引发短路等安全问题，继续采用石墨负极难以达到 进一步压缩充电时间的目标。

麒麟电池利用硅基负极更强的脱嵌锂离子能力将快充时间进一步缩短。单质 硅得益于正四面体结构能够从更多方向上嵌入锂离子，理论比容量达到了石墨负 极的 10 倍以上。但相比于石墨较为稳定的层状结构，晶体硅脱嵌锂离子时形变 程度更大，可以达到 300%，负极结构容易被破坏，缩短电池使用寿命。因此，主 流的硅基材料主要是指硅氧负极与硅碳负极，其理论比容量虽然低于单质硅但仍 然远超石墨负极。

对比业内已发布动力电池的快充性能，麒麟电池处于行业领先地位。4C 快 充技术意味着带电量不变的前提下麒麟电池能够接受更高功率的电能输入，在车 端促进了相关零部件和技术的迭代，同时也带动了桩端相关产业链在快速补能方 向上的发展，800V 高压架构作为主流的快速补能实现途径从车端到桩端的环节正在逐步完善，麒麟电池作为其中的一环，在 800V 高电压平台的风口上加速推 进快充时代的到来。

1.2 亮点二：255wh/kg，更高的系统能量密度

麒麟电池系统能量密度高达 255wh/kg，代表了目前新能源汽车动力电池系 统能量密度的前沿水准。麒麟电池的系统能量密度比同样采用高镍三元正极材料 和硅基负极的特斯拉 4680 电池高出了 14.90%，比中镍三元材料作为正极和硅碳 负极的上汽魔方电池高出了 30.77%，比使用磷酸铁锂正极材料和人造石墨负极 的比亚迪刀片电池高出了 82.14%。系统能量密度的提升主要是为了迎合新能源 汽车整车轻量化和长续航的趋势，控制电池自重的同时，提高蓄能容量，解决了 “续航焦虑”的问题。

宁德时代此次在动力电池系统能量密度上的突破主要得益于更激进的正负 极材料配方和电池结构设计的优化。能量密度的提高意味着在电池平均单位体积 或质量内能够储存和释放出的更多的电能。电池的系统能量密度主要由单体电芯 的能量密度和电池整体的结构设计决定，前者主要通过电池正负极以及电解液材 料的变革而实现，而后者则主要通过优化电池内部排布结构设计、采用低密度的 材料以及整车一体化设计实现。

麒麟电池采用的高镍加硅高比能配方。出于安全性的考虑，我国采用无模组 技术的三元锂电池普遍采用中镍配方，能量密度上限低于高镍正极，成本也相对 较高。另一个同样突破了 200Wh/kg 系统能量密度大关的特斯拉 4680 电池也是同 样采用了 811 高镍三元材料正极和硅碳负极这种对生产技术和安全性能要求较 高的组合。正负极材料相对保守的比亚迪刀片电池由于在现有技术条件下磷酸铁 锂电池的单体电芯能量密度较低，系统能量密度难以超越 200Wh/kg。 麒麟电池通过全新的结构设计达到了 72%的系统集成效率。宁德时代基于大 量实车数据和 AI 仿真模拟对功能模块进行了智能排布，并且在前两代 CTP 的技 术上更进一步将多个功能模块实现空间共用，是目前市面上新能源动力电池体积 利用率的最高水平，也是方形铝壳电池结构设计的极致。

1.3 亮点三：1000km，更长的整车续航里程

当动力电池的系统能量密度提升后，在车辆重量不显著增加的情况下，搭载 麒麟电池的车型能够拥有更长的续航里程。目前，新能源汽车市场进一步拓展的 关键除了充电时长之外还有解决“续航里程焦虑”，1000km 续航成为了业界的新 标杆，广汽埃安以及蔚来汽车等新能源汽车品牌都陆续开始布局续航 1000km 的 车型，对于高能量密度的动力电池和轻量化等节电技术的需求也进一步增大，麒 麟电池在整车续航里程 1000km 上的突破抢先锁定了超长续航新能源车型的市场， 助力新能源汽车市场占有率进一步提升。

2 麒麟电池本质上是一种结构创新

麒麟电池代表了方形铝壳结构设计的极致。随着电池材料技术突破和迭代速 度的滞缓，新能源动力电池制造商将目光聚焦在了结构设计的创新上，去模组化 和功能模块集成化已经成为了主要的突破口。麒麟电池所使用的第三代 CTP 技术 是新能源汽车动力电池无模组结构创新最高水准的代表，宁德时代也着重强调了 麒麟电池在结构设计上的全新思路，通过多功能弹性夹层提高系统集成效率，电 芯倒置空间共享进一步增加能量空间。

2.1 CTP 技术迭代至第三代

无模组技术以整车一体化的思路释放了动力电池的能量空间，提高了能量密 度。传统的电池结构是首先将多个电池的最小电能储存单元-电芯封装到一个模 组中，通过统一的边界与外界进行能量交换，多个模组在电池管理系统（BMS）和 热管理系统的控制和管理下进一步形成了电池包。模组主要对电芯产生固定保护 作用，在其内部封装电芯时所需要框架结构零件以及绝缘组件消耗了相当一部分 的电池空间。以比亚迪、宁德时代为代表的电池制造商开发出了无模组技术，跳 过了模组封装的步骤，将电芯直接集成到了电池包中。

目前无模组技术可以主要分为 CTP(Cell to Pack)、CTC（Cell to Chassis）、 CTB(Cell to Body)三种类型。CTP 技术最早由宁德时代在 2019 年提出，采用一 个大虚拟模组结构代替了原有的多个模组。2020 年特斯拉在发布会上强调的 CTC 技术与比亚迪在 2022 年 5 月在 CTP 技术上进一步提出的 CTB 集成方案有很多相 似之处，将电池包与汽车底盘集成在一起，集成效率进一步提高。除了已经发展 较为成熟的 CTP 集成方案，宁德时代自 2020 年提出 CTC 概念以来也积极对其进 行布局，并透露将于 2025 年左右推出高度集成化的 CTC 方案。

麒麟电池所使用的 CTP 技术自宁德时代首次提出以来已经过三次迭代。 CTP1.0 技术采用虚拟的大模组概念，使用绑带代替传统模组的侧板，体积利用率 达到了 55%，系统能量密度达到了 180Wh/kg，能够支持 500 公里的整车续航里 程。CTP2.0 技术进一步利用箱体上的纵横梁来代替端板，体积效率相比于 1.0 方案提升了 30%，同时，整体的能量密度增加至 200Wh/kg，能够搭载 750V 高压充 电平台实现 2.2C 的充放电倍率，可以支持 600 公里的续航里程。CTP3.0 技术则 是使用多功能弹性夹层替代了原本的横纵梁和水冷板，扩大换热面积的同时也增 强了电池的结构强度，能量密度比 2.0 方案提高了 25%，在续航里程上也有较大 的突破。

2.2 麒麟电池内部结构设计独具匠心

麒麟电池的结构设计主要是在满足散热和结构强度的需求下，兼顾空间利用 率，提升电池的集成度。

为了保障电池包的结构强度，麒麟电池还在下箱体上增加了额外的定位结构 来固定电芯和多功能弹性夹层。根据麒麟电池的专利文件，多功能弹性夹层是通 过自身上设有的第一定位部和下箱体上第二定位部配合安装于下箱体上，提高了 安装精度并简化了原有定位结构。此外，麒麟电池箱体结构的侧壁上和下箱体表 面设有限位凹槽，对电芯进行限位抵接，保障了电池组在各个方向上的结构稳定 性，防止电芯之间的相互挤压，便于电芯入箱自动化堆叠。

麒麟电池去除传统的横纵梁结构，将隔热垫、水冷板、横纵梁集成为多功能 弹性夹层。在麒麟电池内部每两排电芯紧靠成为一组，共享一个冷却通道，节约 出了更多空间。多功能弹性夹层替代了原来电池包里的冷却单板，作为多功能分 总集成式冷却板主要起到了三个作用： 有效隔绝电芯之间的热量传导并疏散电芯的热量。 还作为横纵向支撑结构承受外界破坏能量，防止电芯受到挤压形变，多 功能弹性夹层内搭建的微米桥连接装置能够灵活自由伸缩，在高密度电 芯排布的前提下保障了一定的形变空间。 此外这种结构设计可以在替代传统横纵梁的同时也进一步优化掉了传 统冷却板的防护底板，起到了轻量化的效果。

麒麟电池结构设计的另外一个关键点是电芯倒置。传统电池包中电芯正向放 置，高压连接和用于热失控排气的通道结构布置于电芯上方，电芯下方设置球击防护结构。这些功能模块的叠放，增加了 Z 轴方向的电池包高度，挤压了电芯可 用空间。当电芯倒置时，位于正极的防爆阀朝下摆放，在热失控场景下，高温气 流向汽车底部排出。高压连接线束和失控排气通道从电池上方集成到电池下方， 和底部的球击空间实现了一体化，电芯节省出了 6%的空间。在依然满足底部球击 可靠性等国标测试要求的情况下，减少功能模块的空间占用，把空间留给电芯排 放或是电池包外部尺寸的压缩。

2.3 麒麟电池结构设计促进热管理性能优化

电池的热管理是提高快充性能和缓解“安全性焦虑”必须要解决的关键性问 题。麒麟电池更卓越的热管理性能配合系统能量密度的提升，是宁德时代对 800V 高压平台大功率快充趋势的战略性布局。宁德时代对于“充电焦虑”和“安全性 焦虑”给出的解决方案是基于结构设计创新提高热管理效率。高倍率的充放电时 电池温度上升较为明显，热量不均匀的分布在各个单体电芯上，电芯温度越高其 寿命衰减越快，电芯间温度的差异也会导致电池包内单体电芯寿命和性能逐渐产 生较大的差别，进一步损害电芯性能。更为重要的是，在高功率充电条件下，电 池的内阻大量产热，导致大功率充电过程电池温度急剧上升，容易引发热失控的 链式反应，进而对电池的安全性提出挑战。

全新的冷却板排列方式扩大了换热面积。麒麟电池将液冷系统和隔热垫集成 于多功能弹性夹层中置于电芯之间，相对于传统的整块铺设在电芯上方的液冷板 方案，换热面积扩大了 4 倍。得益于更大的冷却面积，电芯的控温效率提升了 50%， 麒麟电池能够在接收高压大电流高功率输入的同时保障电芯温度稳定在安全区 间内。在极端情况时，电芯可急速降温，有效阻隔电芯间的异常热量传导，避免 电池在非正常工作温度下造成的不可逆损伤，有效提升电芯的寿命和安全性。

除了排布方式的创新，麒麟电池热管理性能的提升也得益于更先进的冷却板 内部结构。从宁德时代专利号为 CN114497826A 的水冷板组件、水冷系统、电池及其箱体以及用电装置结构图中，液冷板是一种口琴式结构，有外层冷却通道和 内层冷却通道，其中一层可以作为非液冷冷却通道如风冷通道，水冷板组件可以 以两种冷却方式对电池单体进行冷却，从而提高了冷却效果。该非液冷冷却通道 由于内部不填充冷却液，因此通道壁可以适当地朝向通道内部空间变形，从而使 得口琴管板厚度方向的两个侧面可以吸收电池单体的膨胀，避免电池单体受挤压 损坏。既提高了冷却效率，也起到了增加结构强度的作用。

3 麒麟电池已实现量产装车，新技术落地催生投资机遇

3.1 麒麟电池已实现量产装车

极氪 009ME 版本是宁德时代麒麟电池的全球量产首发车型，已于 4 月 16 日 开启交付。4 月 16 日，极氪 009 ME 版正式开启交付，作为宁德时代 CTP 3.0 麒 麟电池的全球量产首发车型。极氪 009 定位豪华 MPV，共有两个版本：ME 版和 WE 版。ME 版搭载麒麟电池，电池容量 140kwh，28 分钟可实现 10%-80%的充电，CLTC 工况续航里程 822km，售价 58.8 万元起。WE 版本采用常规的三元锂电池，电池 容量 116km, CLTC 工况续航里程 702km，售价 49.9 万元起。

理想汽车纯电款将搭载麒麟电池，采用 4C+800V 的配置。在 2023 年上海车 展上，理想汽车发布纯电解决方案，表示：其首款纯电车型将搭载宁德时代 4C 麒 麟电的车型，并将提供 800V 超充的解决方案，实现充电 10 分钟，续航 400km。 其中核心技术是基于第三代功率半导体的高压电驱系统，具备 4C 充电能力的电 池、宽温域的热管理系统和 4C 超充网络。到 2025 年，理想汽车将形成 “1 款超 级旗舰+5 款增程电动车型+5 款高压纯电车型”的产品布局 ，面向 20 万以上的市 场。在充电网络建设方面，理想汽车的 4C 超充将达到 480kw 最大输出功率。今 年年底将建设完成 300+高速超充站，覆盖京津冀、长三角、大湾区和成渝四大经 济带，2025 年，理想超充站将建成 3000 座，覆盖 90%的国家高速里程和主要城 市。

AITO 问界汽车也将采用麒麟电池，双方已签订五年长期战略合作协议。2022 年 8 月 27 日，宁德时代与赛力斯共同宣布麒麟电池将落地 AITO 问界系列新车 型，双方已签署五年长期战略合作协议，AITO 问界车型全面搭载宁德时代动力电 池。

审核编辑 ：李倩