朱玉龙

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BMW 大圆柱电池的开发进度

宝马

2023-02-23

作者: 朱玉龙

在 CES2023 上,宝马全新平台 Neue Klasse 也召开了一个技术的 Workshop,题目是《GEN6 BATTERY CELL TECHNOLOGY&PURCHASING AND SUPPLIER NETWORK》。Neue Klasse 作为宝马在最重要的节点,一款未来电动车专属的平台,最大的特点是:采用圆柱形电池,第六代动力锂电池,将宝马的电池密度大幅提高 20%,续航里程增加 30%,充电速度提高 30%。在这里我们首先讨论的还是,为什么 BMW 不去投资电池厂

▲图 1.BMW 的电池采购逻辑

对于 BMW 来说,研究和开发电池很重要,但是随着产能过剩,将来电池的制造成本只占电池的 20%,这个是 BMW 非常确定的。在 BMW 这种 200 万产量水平的豪华车企来说,在演进过程中,只要自己的产品足够强,你就能拉着全球的电池企业来给你造电池,你不需要自己去造电池厂。这是 BMW 和 VW 两家德国车企根本性的分歧。

对于 BMW 来说,从电池选择、电芯研究、电芯技术中心设立,再到电芯试验线和固态电池 Pilot 试验线,在掌握电池知识层面,BMW 非常认真。只有懂核心知识,才能做出最佳选择,才能让供应商为你投资产线。

▲图 2.BMW 的电池技术储备和研发尺度

BMW 的开发

我一直不清楚为什么 BMW 确定大圆柱电池是一个战略方向,对于这样一家企业而言,做一个巨大的转向并不是很容易,特别是在掌握了从电芯特性到电芯制造(小规模)的整套技术。

▲图 3.BMW 选择大圆柱电池的基础

在这里从第五代方壳电池到第六代圆柱电池,BMW 确认:

◎正极材料:10% 以上的容量提升,减少 50% 的钴的使用。

◎负极材料:15% 以上的容量提升。

◎铜箔:40% 的铜节约。

◎电芯壳体:采用钢壳,减少每 Wh 的 3g 二氧化碳排放。

在目前这个时间点来看,所有的尝试一方面是基于计算和试制,想要得到容量增加、快速速度加快、成本降低和碳排降低,得有足够的数据支撑。在 Tesla 和 BMW 两大最终电池的车企带领下,大圆柱电池这条路似乎变成了非常具有前景的光明大道。

▲图 4. 大圆柱电池的选择

在这个设计过程中,BMW 也等于和 Tesla 在研究和优化的路线拉平了,围绕大圆柱 Pack 设计层面,并没有那么多专利的壁垒,也不存在电池企业研究 CTC 就把这个技术路线完全占领了,这也是对于大圆柱电池非常重要的加分项。这是一个全球电池企业都可以参赛的赛道,并不是因为专利或者其他因素可以垄断。

▲图 5. 大圆柱电池的 CTC 和 CTP 设计

胜算几何

随着特斯拉降价卷起来,对于全球车企来说,有几个层面要担心的:

◎性能层面:续航和快充,在两个互斥的要素里面,能不能有一条兼容的路线。

◎成本层面:随着降价开始,电池的成本到底能拉到多低。

◎空间层面:整车的体积能量密度,会不会造成根本性的差异。

如果掌握不好,在各个竞争的战线上,会顾此失彼。从目前来看,大圆柱的这条路,在兼容不同化学体系方案上,还是有一定的鲁棒性的。

▲图 6.BMW 的兼容性考虑和方案延伸

这次 BMW 类似举办了一次选美, 第一阶段的 26 个电池企业,包含软包、方壳和圆柱电池企业出发,第二阶段 9 家企业,第三阶段 6 家企业,到最后第三轮筛选出三家定点企业(EVE、CATL 和远景)。

▲图 7. 电池企业的选择

而这个 Gen5 到 Gen6 的产能爬坡,也从 50GWh 开始往 200GWh 来走,这个数字是很夸张的,分别覆盖中、欧和北美三个区域。虽然目前还不知道这个远期目标是否能完成,但是这种考虑是很认真的。

▲图 8.BMW 选择供应商的电池工厂

小结:从目前来看,没办法判断出大圆柱电池现在具备优势,但是资源的注入,也使得这条路线充满活力。我们期待这个路线可以出来更标准化的电池设计,也成为下一代的全行业可以通用的电池标准

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