然而，通过改进电池组设计，提高电池组的能量密度，也能显著提升车辆续航里程。电芯到电池包一体化（Cell-to-pack）技术便是其中一例，比亚迪、特斯拉和宁德时代等多家主要厂商都已开发出这项技术。IDTechEx 最新发布的市场报告《2026-2036 年电动汽车电池电芯及电池包材料：技术、市场、预测》对电芯到电池包一体化技术的发展趋势进行了详细分析。.
单元模块封装、单元到封装、单元到机箱
2010年代和2020年代初，汽车原始设备制造商（OEM）采用的标准电池组结构是“电芯-模块-电池组”（CMP），这种结构将多个电芯组合成一个模块，多个模块再组成一个电池组。这种设计的优势在于电池组具有高度模块化，便于扩展到更大的车辆，也便于维修和更换。此外，它在热管理和电池管理系统集成方面也较为简单。然而，在电池组层级结构中增加一个模块层级需要额外的非活动组件，特别是模块外壳和内部布线。这会降低电池组的封装效率，从而降低电池组和整车层面的能量密度。.
电池封装一体化（CTP）系统是指将电池直接集成到封装体中，而不是将其存储在单独的模块中。这减少了非活性材料组件，提高了电池封装比（即电池体积/质量与封装体体积/质量之比），从而提高了车辆的续航里程。.
电池单体一体化（CTB）系统将这一概念更进一步，它将电芯直接集成到电池组中，电池组本身也作为车身结构的一部分。虽然这需要额外的材料来加固电池组，从而降低了电池组的能量密度，但由于车身整体材料需求减少，CTB系统提高了整车的能量密度，因此与电池单体一体化系统相比，仍能实现更长的续航里程。.
使用CTP和CTB技术的公司：宁德时代、比亚迪、LG ES、特斯拉
CTP和CTB技术是近期才开始应用的。原因有以下几点：首先，该技术需要采用专门研发的新型热管理系统；其次，该技术需要对电池设计进行调整。具体而言，CTP和CTB技术只有采用大尺寸电池才能合理应用，主要包括大型棱柱形电池和大型圆柱形电池（46倍）。.
这类电芯的应用仅始于近五年，比亚迪的Blade Gen 1是首批兼容CTP设计的大尺寸棱柱形电芯之一，而比亚迪和特斯拉则是CTB电池组的首批开发商。该领域的其他主要参与者包括电芯开发商和汽车原始设备制造商（OEM），例如宁德时代（CATL）、LG ES、大众汽车、Stellantis和SVOLT。如需更详细地了解CTP和CTB领域的参与者，请参阅IDTechEx近期发布的报告《2026-2036年电动汽车电池电芯和电池组材料：技术、市场和预测》。.
比亚迪Blade Gen 2：可实现更高的电池封装比
比亚迪近日宣布，其第二代Blade电芯首次应用于DENZA Z9GT车型，据报道该车型续航里程高达1036公里。比亚迪的第一代Blade电芯曾一度占据市场主导地位，并为磷酸铁锂电池在中国市场的领先地位做出了重大贡献。.
第一代和第二代产品均采用棱柱形电池设计，但据称 Blade 2.0 使用了 LMFP 正极材料而非 LFP 正极材料，并以硅碳复合材料负极取代了纯石墨负极。这两项化学成分的改变显著提高了能量密度并改善了快速充电性能。Blade 2.0 还采用了名为“Flash-Flow”的新型电解液配方，旨在提高锂离子迁移率并加快充电速度。.
得益于CTB技术，Blade 2.0似乎也实现了更高的电芯与电池组体积比。虽然具体的电芯与电池组体积比取决于车型和电池组设计，但据称该技术可实现76%的电芯与电池组体积利用率，远高于CTB设计的平均水平。它也优于第一代Blade电池组，后者最初的电芯与电池组体积利用率为62%。.
部分原因在于Blade 2.0电池组热管理系统设计的改进，该系统采用双层冷却方式：在电池组的顶部和底部进行冷却。此外，由于热管理系统重量大幅降低，电池单体与电池组的整体重量比也得以提高。这项技术有望显著提升下一代中国电动汽车的续航里程和充电能力。.
关于电池封装设计材料的展望
电池组一体化（CTP）技术从多个方面改变了电池组材料的比例。首先，由于需要更大的电芯，电芯层面的非活性材料比例会降低。其次，通过取消模块外壳，电池组层面的非活性材料需求也会降低。第三，CTP 和 CTP 的设计可能需要对电池组层面的其他材料进行调整；例如，由于封装效率的提高减少了被动冷却，因此需要更强大的热管理系统，以及 CTP 电池组需要机械稳定性更高的外壳。CTP 和 CTP 技术在中国已占据显著的市场份额，并在北美和欧洲也越来越受欢迎。IDTechEx 预测，未来十年，CTP 将成为乘用车电池组设计的主流选择，因为它可以在不改变电池组空间要求的情况下增加车辆续航里程。.
此外，该报告强调，向CTP和CTB架构的转变不仅满足了提高能量密度的需求，也优化了系统级成本。通过减少结构组件的数量和简化装配，制造商可以降低材料成本和生产成本。在电动汽车的竞争力日益依赖于降低每千瓦时总成本的背景下，这一点至关重要。
另一个相关方面是这些架构对电池安全性的影响。虽然取消模块带来了新的挑战，尤其是在电池间的热传播方面，但导热界面材料、阻燃层和主动冷却系统的进步正在降低这些风险。事实上，最新的设计集成了先进的绝缘和散热解决方案，其安全水平可以达到甚至超过传统CMP系统。
在材料方面，向CTP和CTB的转变正在推动对多功能解决方案的需求增长。例如，结构材料必须兼具机械强度和合适的导热性能，而粘合剂和密封剂则必须同时具备结构粘合和导热性或耐火性。这促进了先进聚合物、复合材料和混合材料的创新。
报告还强调，这些技术的应用在全球范围内并不均衡。中国凭借其电池和汽车产业强大的垂直整合能力，在CTP和CTB的实施方面显然处于领先地位，而欧洲和北美则由于供应链调整和安全法规的限制，进展较为缓慢。
展望未来，IDTechEx 预测，新型电池化学技术（例如 LMFP 或富硅负极）与先进架构（例如 CTP 和 CTB）的融合，对于实现量产车辆 800-1000 公里以上的续航里程至关重要。同时，这些创新有望显著缩短充电时间和延长电池寿命。
总而言之，从电芯到电池包 (Cell-to-pack) 和电芯到车身 (Cell-to-Body) 的设计转型代表着电动汽车电池工程的结构性变革，对材料、制造、成本和性能都产生了深远的影响。这些技术不仅重新定义了电池包架构，还将在下一代电动出行中发挥关键作用。
