文 / 天玑
2016年，特斯拉给动力电池做了一点调整，它将电池包的布局改成了纵向大模组，整车只有四个动力电池模组，这让Model 3的电池利用率上了一个台阶。谁也没想到这个小小的调整，会在日后成为电池行业的发展趋势，还让CTC成为了焦点。
CTC已经是电池行业不可逆的发展趋势，电池厂和车企都在布局。但是，这条路不仅不好走，而且还有很大的争议。
前不久，哪吒汽车CEO张勇就在微博上对CTC“开炮”，他表示CTC对车企降本有用，对用户没用。张勇还在评论中补充，哪吒也会推出CTC技术的量产车。这反应了CTC争议的焦点，车企和电池厂为什么一定要做CTC？
什么是CTC？
1766年，世界上诞生了第一辆汽车，当时的动力是蒸汽。在此后一百年间，汽车的动力先后出现了燃油和电力两种，这三种动力并存了很长一段时间。但是，蒸汽动力由于外燃机技术效能过低被市场淘汰，燃油动力由于石油依赖问题，被各国列入了被替代名单中，电力在此背景下成为了汽车动力模式的“最优解”。
不过，电力有两个缺点，那就是电池的成本过高和能量密度低，而CTC以及CTP、CTB可以解决这两个问题。
在展开之前，先说清楚这些英文缩写是什么意思。其中的“C”是“Cell”的缩写，也就是“电芯”，“T”是“To”，“P”是“Pack”，也就是电池包的整包，“C”是“Chassis”，也就是底盘，“B”是“Body”，指车身。从名字上不难看出，这三种方案都是围绕电芯做文章，涉及到了汽车的底盘和车身，可见它们的方向是结构创新，而非材料创新（动力电池的创新方向分为材料和结构）。
在结构上，动力电池经过了多轮“进化”。行业最早的结构是MTP（Module to Pack），这种结构奠定了动力电池的结构雏形，包括电芯、模组和电池包三部分。一个模组由多个电芯组成，多个模组加上BMS、配重模块等零部件组成一个电池包，然后装在车内。大众 ID.3 使用的就是MTP结构电池，其电池包由壳体、电池模组、电池控制模块和电池管理系统等组成。
MTP有一个致命缺点，那就是对于电池包的空间利用率极低，仅有40%，其中电芯对模组的空间利用率只有80%，模组对电池包的空间利用率为50%。当电池材料无法取得突破的情况下，电池创新只能从结构上入手，此时这个缺点就让车企和电池厂难以忍受。也就是说，哪吒上CTC也是无奈之举。
但是，CTC真的对消费者没用吗？这个问题还要从动力电池结构的研究说起。
先来看CTC，它的设计逻辑是把电池算作车身结构的一部分，目前有两种模式。第一种是直接把电池包集成到底盘上，或者使用乘员舱地板做电池包的上盖，零跑走的就是这个路线。第二种是把电池单体连接到底盘结构上。这是目前最激进的路线，采用这种路线的是特斯拉。两者相比，零跑的电池包多了模组，相同之处是都去掉了电池包。
正如马斯克曾经举过的一个例子，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。把燃料箱挪到机翼上的结果是，飞机内的空间利用率更大了。零跑首款搭载CTC技术的车型是C01，它的车身垂直空间上增加了10mm，同时电池容量空间比传统方案增加了14.5%，续航提升了10%。
CTP和CTC的本质都一样，都是为了精简电池结构，得到更大的空间利用率和更长的续航。
CTP在MTP的基础上去掉了模组，直接将电芯做成电池包。CTP有两种思路，一种是将电池包看成一个完整大模组替代多个小模组的结构，逐步减少端侧板等结构件，宁德时代的麒麟电池和蜂巢能源的短刀电池是这一路线的代表。另一种是直接去掉模组，以电池本身作为强度结构件，比亚迪的刀片电池是代表，这种路线也被称为CTB。
以刀片电池为例，它虽然采用能量密度低于三元锂的磷酸铁锂材料，但得益于集成效率能达到86%以上，体积利用率提升了50%以上，其能量密度较传统磷酸铁锂电池提高了大约 9%，体积能量密度达/L，已经可以比肩三元锂电池。
对比MTP，这三种方案的基本逻辑是相同的，那就是去掉“中间商”。对车企来说，这样可以用更低的成本，推出续航不弱于搭载三元锂电池的车型。而三元锂电池一直应用于高端市场，这就为车企打“价格战”或者拓宽市场空间提供了有力支撑。同时，消费者也能买到更有性价比的汽车。
CTC会是动力电池的终局吗？
如果说MTP是电池结构创新的1.0时代，那CTC和CTP就是2.0时代。在材料还没取得突破的情况下，CTC和CTP是电池行业满足市场要求的最优手段。但是，这前面需要加上“目前”两个字。从动力电池的发展历史来看，它的革命性变革都发生在材料突破上，结构创新更适合做过渡。
最早应用的动力电池是铅酸电池，由英国发明家托马斯·帕克在1884年设计。当时，搭载铅酸电池的电动车的续航里程约为40-65公里，最高时速约30公里/小时，不能满足消费者的需求。而且铅酸电池具有体积大、质量大、能量密度小、功率密度低的特点，如果想增加续航，只能搭载体积更大的电池，总之就是不实用。
相比之下，燃油车的出现时间虽然比电动车晚，但由于汽油更实用，燃油车反而更早走上了街头。铅酸电池被淘汰和燃油车的后来居上，给动力电池行业提供了血的教训，那就是一切都应以实用为先。
1997年，丰田推出了搭载镍氢电池的普锐斯混动，给行业提供了新的方向。但是，除了丰田外，大多数车企用的不是镍氢电池，而是我们最熟知的锂电池。
这是因为镍氢电池有三个至关重要的缺陷，分别是循环寿命低、能量密度低、快充和低温性能差，这三点都是电动汽车补能体验的关键，哪怕占了一条，都会严重影响体验。锂电池在这三点和空间利用率、低温性能上都比相比镍氢电池有优势。
当然，锂电池的低温性能也不见得有多好，搭载锂电池的电动汽车在冬季，续航普遍要打骨折，可见镍氢电池在低温情况下的表现有多差。
从铅酸到镍氢，再到锂，动力电池的进步本质上是材料的进步，因此结构创新更适合做企业的过渡选择。
另外，就算CTC、CTP是电池行业的终局，也需要不断“创新”，因为它们本身有局限。
在市场上，关于CTC、CTP的局限性，有很多传言，流传最广的是不能换电和维修费用高，如果细究，有些传言是站不住脚的。
据多份第三方调研显示，消费者购车时首要考虑的因素就是续航，而换电是目前最高效的补能方式，可以减少消费者的续航焦虑。但是，这个问题需要全面地看。
换电的效率确实高，蔚来的第三代换电站，完成换电流程只需要四分四十秒，和加油体验相差无几。不过，换电模式需要在终端上两头发力，一头是汽车，背后是车企和电池厂，另一头是换电站，背后也是车企和电池厂，这两头都需要更大规模投入。
据业内分析，蔚来三代换电站的成本大概在150万-200万元。2023年，蔚来新建1035 座换电站，累计建成 2350 座，投入有多大可想而知。换电站的运营成本也很高，蔚来一个换电站一年的运营成本在30万-40万元左右。李斌不久前对媒体表示，Nio Power实现盈利还需要几年时间，单个换电站一天60单可以实现盈利，但蔚来整个换电网络距离这个平衡点仍有差距。
更重要的是，当前车企和消费者有更“高效”的选择，那就是可油可电的混动模式，CTC、CTP是否支持换电就不那么重要了。
CTC技术真正的局限在于，由于电池和底盘、车身的设计是一体，如果发生车身的碰撞事故，电池也可能会连带着被换掉，这会增加维修成本，这和车企都在推广一体化压铸技术是相似的。
另外，我再补充一个“传言”，那就是随着结构创新成为电池行业的发展趋势，电池厂商和车企的竞争会变多，电池包领域的格局会被改写。
由于CTC涉及汽车底盘制造，这是车企的优势地带，随着电池厂商推出CTP方案，它们也在向底盘方向渗透。同时，车企随着CTC方案，也在向电池包、电池模组领域渗透，双方的交集变多了，竞争不可避免。而在二者的夹击下，首当其冲的是第三方电池包企业，它们的市场份额会被蚕食。
结语
在材料创新上，动力电池行业目前有两个方向，一个是钠离子电池，另一个是固态电池。钠离子电池有很多优点，比如储量是锂资源的440倍、耐低温，但由于它的能量密度低于锂离子，所以更适合应用在A00级市场，与磷酸铁锂互补。江淮钇为旗下的“花仙子钠电版”，是全球首款搭载钠离子电池汽车，它的电池包容量是23.2kWh，CLTC工况下的续航只有230km。
固态电池使用固体电解质，替代了传统锂电池中的电解液和隔膜，相比锂离子电池，有着更好的安全性和更高的能量密度。但应用时间较长，电池行业龙头宁德时代的计划，到2030年实现固态电池的商品化。
总的来看，尽管动力电池短期内在材料上还无法取得突破，只能依靠结构创新满足当前日益增长的市场需求。这个结果虽有遗憾，但也有惊喜，那便是中国企业在材料和结构领域都拥有不可忽视的地位，中国企业只能望“洋”兴叹的日子已经过去了。