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宝马抛弃“方壳”转“圆柱”,车企自研从芯片卷到电芯

Hobby观察 来源:电子发烧友网 作者:梁浩斌 2022-09-19 07:36 次阅读

电子发烧友网报道(文/梁浩斌)最近宝马集团宣布在2025年新一代车型中使用圆柱电芯,作为德国老牌车企,宝马此前一直坚定走方壳电芯路线,如今突然宣布转用大圆柱,自然在业内引起了广泛关注。

据称宝马已经向宁德时代、亿纬锂能两家中国电池供应商提供了价值超过百亿欧元的电芯生产需求合同,未来宁德时代和亿纬锂能将分别在中国与欧洲各自建立两座动力电池工厂,每座工厂年产能会达到20GWh。

提起圆柱电芯,可能很多人第一反应是特斯拉主推的4680规格。不过宝马的圆柱电芯有些不同,直径虽然同是46mm,但高度上选择了95mm和120mm两种规格,分别面向轿车和SUV等车型。

宝马为何转用圆柱电芯?

其实宝马在电动汽车上起步比较早,早在2011年,宝马发布了旗下的全新子品牌宝马i,随后推出i3纯电动车和i8混合动力跑车。宝马i3在上市的第一年里卖出了3万辆,还在2014年被《时代》周刊评为25项年度最佳发明之一,截至今年7月停产,i3共投产了25万辆。

而在过去的这么多年里,包括近年推出的新i3、i4、ix3、ix等车型,宝马都是采用了方壳电芯的方案。据宝马官方的说法,圆柱电池是为2025年量产Neue Klasse平台的“新世代”车型准备的。

宝马称这种圆柱电芯为Gen6,能量密度相比上一代增加20%以上,充电速度快30%,续航里程提升30%,同时支持400V、800V平台。相比于上一代,Gen6的电芯正极材料镍含量更高,使得钴减少50%,铜减少40%,最重要的是,Gen6的目标是成本相比上一代降低50%。

今年3月的财报年会上,宝马集团透露在2022年量产及试产的纯电车型将会达到15款,并计划到2025年底,在全球交付200万辆纯电动车。虽然从交付目标来看,宝马没有定得非常高,不过在面对各路挑战者在电动车赛道上的突飞猛进,低成本、长续航、高压平台,是宝马未来跟上领先者脚步的关键点。

所以采用圆柱电芯,在锂等原材料暴涨的情况下,未来可以大幅降低成本。对于宝马来说,更重要的是通过电芯设计以及电池包设计来让自己技术实现差异化。此前宝马已经宣布其位于慕尼黑东部帕尔斯多夫的电芯制造技术中心将于今年秋季正式启用,而更早前的2019年,宝马就启用了电芯产品技术中心,推动电芯技术的研究。

目前宝马集团电芯制造技术中心已规划能力包含生产、开发、技术验证等。第一阶段建设完成后,技术中心将投产电极生产系统,包括电池电极生产部分,石墨以及锂的过渡金属氧化物的分别计量和混合;以及后续在集流体金属箔上的涂布、碾压和分切。在第二阶段,制造技术中心将安装用于电池组装和激活(化成)的系统。

所以未来宝马的圆柱电池,很可能就在这里的制造中心进行研发和验证,实现量产后将生产技术提供给供应商新建的工厂,进一步优化生产质量、效率和成本。而这样的模式其实有点类似于特斯拉的4680,即对外向供应商输出电芯标准,带动整个行业的加入,从而降低整体成本。但未来宝马的4695/46120两种规格的电芯能否成为行业标准之一,一要看宝马本身的需求,二是看其他车企是否会跟进圆柱电芯,三是来自方壳(刀片)、软包等电芯技术突破的挑战。

车企开始在自研电芯上“卷起来”

实际上,宝马从方壳转圆柱电芯一定程度上是目前车企自研电芯风向的体现。而车企研电芯目前看来也有两条路线,一是自建工厂,二是输出技术让供应商生产,当然自建工厂的产能不太可能完全满足车企自身需求,像特斯拉就是采用自建工厂以及供应商供货两条腿走路。

除了早已自产自用自销的比亚迪以及上面提到的宝马、特斯拉之外,近期已经公开宣布要自研电芯的车企已经有大众、蔚来、广汽埃安等。

大众汽车集团去年在德国开设了一家研发中心,设置了一条用于电芯测试和小规模试制的试验线。而在今年7月,大众对外宣布在2030年前向电池业务投入超过200亿欧元,并开始建设新电池工厂,计划2025年投产,达产后年产能可以高达40GWh。

大众提出了标准化电芯和标准化工厂的概念,标准化工厂即所有工厂建筑物和设备采用相同的组件,加快规划、采购、产能落地的速度。不过大众其实也是与合作伙伴共同建设工厂,比如根据目前的信息来看,大众的首家电池工厂就是与国轩高科合作的。

那么对于标准化电芯,大众选择的是方壳形态,有业内人士称为“短刀片”,尺寸为256mm宽、106mm高、24.8mm厚。而从2023年开始,大众将旗下车型的电芯统一成标准化尺寸,根据车型不同定位和需求来采用不同的电芯技术,包括磷酸铁锂、三元锂、高锰电池、固态电池等。大众称标准化电芯将为入门级车型降低50%成本,未来采用标准化电芯的车型会占到集团旗下80%的新能源车型,其余20%采用定制化电芯以满足特殊需求。

今年5月,上海企事业单位生态环境信息服务平台上公开的蔚来汽车新建研发项目环评报告,显示蔚来计划在上海市嘉定区安亭镇新建锂离子电芯、电池包研发和试制项目,拟建设31个研发实验室、1条锂离子电芯试制线和1条电池包pack。显然,蔚来已经开始投入到电芯自研的队伍中,蔚来CEO李斌在7月还透露,自研电芯计划在2024年下半年就开始量产上车。

广汽埃安去年就开展了自研电池试制线建设的计划,并在今年3月开始动工。据官方介绍,自研电池试制线项目整体占地面积约10500平方米,包含了从浆料制备到电池Pack完整的电池全流程生产工序以及材料研发、理化测试、电性能等实验室。该试制线预计在今年年底落成并投入运营,未来广汽埃安将包括海绵硅负极片电池在内的自研电池在试制线中实现自主生产。

车企自研电池,其实也有很多方面的考量,包括供应链安全、技术差异化、降低成本等。毕竟新能源汽车在成本结构上与以往燃油车不同,成本大头从动力总成转移到了电池上,连广汽集团董事长都忍不住吐槽自己在给宁德时代“打工”。所以从行业整体的角度上,车企开始“卷”入电芯自研,一方面是推动电芯技术的发展,另一方面是降低电池成本,有助持续提高新能源汽车渗透率,怎样都是一件好事。

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