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BMW大圆柱电池的开发进度

2023-02-22 汽车电子设计 阅读:
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?

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?nQzednc

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▲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。nQzednc

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。nQzednc

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▲图2.BMW的电池技术储备和研发尺度

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Part 1nQzednc

BMW的开发nQzednc

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。nQzednc

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▲图3.BMW选择大圆柱电池的基础nQzednc

在这里从第五代方壳电池到第六代圆柱电池,BMW确认:nQzednc

正极材料:10%以上的容量提升,减少50%的钴的使用。nQzednc

负极材料:15%以上的容量提升。nQzednc

铜箔:40%的铜节约。nQzednc

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。nQzednc

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▲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。nQzednc

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▲图5.大圆柱电池的CTC和CTP设计nQzednc

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Part 2nQzednc

胜算几何nQzednc

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。nQzednc

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。nQzednc

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▲图6.BMW的兼容性考虑和方案延伸nQzednc

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)nQzednc

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▲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。nQzednc

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▲图8.BMW选择供应商的电池工厂nQzednc

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。nQzednc

责编:Ricardo
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