曾被行業(yè)視為“理想很豐滿、現(xiàn)實很骨感”的大圓柱電池,如今在寶馬手中煥發(fā)新生。2月21日,寶馬集團正式發(fā)布全新一代電驅技術,第六代動力電池首次搭載大圓柱電芯。
這項技術雖然并不新鮮,但在現(xiàn)實中,它更像是一個“看得見卻摸不著”的終極方案——理論上它能降低成本、提升能效,甚至改寫動力電池的競爭格局,可是真正敢于投入量產(chǎn)的車企,卻寥寥無幾。特斯拉曾高調押注,但量產(chǎn)之路步履維艱;其他車企更是敬而遠之,似乎都被困在這場技術豪賭的“黑洞”里。
但寶馬偏偏不信這個邪。不僅持續(xù)加碼研發(fā),還在關鍵技術上實現(xiàn)突破,讓大圓柱電池真正從實驗室走向量產(chǎn)。即將登場的首款新世代車型,將率先搭載這款備受爭議的動力電池,一度被行業(yè)擱置的“大圓柱夢”也在寶馬手中重新燃起希望。
但問題也隨之而來:曾經(jīng)讓特斯拉頭疼不已的量產(chǎn)難題,寶馬是如何破解的?它的技術路徑究竟有何不同?這次,寶馬真的能扛起大圓柱電池的未來嗎?
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在新能源汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展的當下,電池技術的革新始終是推動產(chǎn)業(yè)進步的核心動力。圓柱電芯作為近年來備受矚目的電池技術方向,自2020年特斯拉首次披露4680大圓柱電池,其瞬間點燃了行業(yè)的關注熱情,大圓柱電池的熱度自此一路飆升。
特斯拉的4680大圓柱電池,作為該領域的先鋒,在電動汽車市場率先搶占了一席之地。這一成果不僅帶動松下、三星、億緯鋰能等眾多電池廠商投身其中,還吸引了不少跨國車企紛紛入局。然而今天堅持深入研發(fā)的企業(yè)已寥寥無幾。寶馬卻在這片逐漸冷清的賽道上砥礪前行,如今其發(fā)布的“大圓柱電芯”,在各項性能指標與發(fā)展?jié)摿ι弦讶怀搅?4680 電池。
4680 圓柱電池,因其電芯直徑46mm、高度80mm 而得名。本質上,它屬于高鎳三元鋰電池,最大的創(chuàng)新之處在于電芯結構的變革,降低了單位成本,不過并未涉及材料體系的根本性改變。與之形成鮮明對比的是,寶馬的圓柱電芯在多個關鍵層面實現(xiàn)了重大突破。在電芯形式上,寶馬圓柱電池直徑同樣為46mm,但在高度規(guī)格上,創(chuàng)新性地推出了95mm 和120mm 兩種選擇,分別精準適配轎車和SUV等不同細分車型。
從化學體系來看,寶馬圓柱電芯的正極提升了鎳含量,同時降低了鈷含量,負極則增加了硅含量。這些材料層面的精心調整,直接帶來了顯著的性能提升,其體積能量密度提升幅度超過 20%。在充電技術方面,可同時支持400V、800V電壓平臺,高達500安培的電流能夠大幅提升充電功率,最終使得充電時間縮短超過 30%。續(xù)航里程方面,相比同類產(chǎn)品也提升多達 30%。
在圓柱電池的實際應用中,寶馬的成就不僅僅體現(xiàn)在續(xù)航里程增加、電池成本降低以及安全性提升等常規(guī)維度。更為關鍵的是,此次寶馬圓柱電芯的創(chuàng)新深入到了電芯形式與化學材料的核心層面,以更為多元和靈活的方式,實現(xiàn)了圓柱電池在不同車型產(chǎn)品中的廣泛應用,為新能源汽車行業(yè)的電池技術發(fā)展開辟了新路徑,有望引領行業(yè)邁向新的發(fā)展階段。
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若說特斯拉率先拉開了大圓柱電池這一細分領域的序幕,那么寶馬等汽車制造商的加入,則如同為這片市場注入了一劑強心針,使其潛力初現(xiàn)。然而令人遺憾的是,大圓柱電池在量產(chǎn)之路上卻舉步維艱,呈現(xiàn)出“眾人拾柴,焰不高”的尷尬局面。
回溯至三年前,當眾多企業(yè)紛紛將目光聚焦于大圓柱動力電池時,彼時就有動力電池行業(yè)資深人士滿懷期待地預測,2023年將成為大圓柱電池的量產(chǎn)元年??涩F(xiàn)實卻給了眾人一記沉重的耳光,時至今日,大圓柱電池大規(guī)模出貨的盛景依舊未能出現(xiàn)。對此,業(yè)內專家一針見血地指出,一款電池若無法實現(xiàn)大規(guī)模應用,無外乎兩個關鍵原因:一是成本居高不下,二是成品良品率難以提升。
就大圓柱動力電池目前面臨的量產(chǎn)局限而言,制造工藝的瓶頸無疑是最為突出的阻礙。據(jù)業(yè)內人士分析,大圓柱電池量產(chǎn)進程中需要跨越重重障礙,諸如極耳焊接工藝、產(chǎn)線搭建、生產(chǎn)節(jié)奏把控等,而其中生產(chǎn)工藝面臨的最大挑戰(zhàn)當數(shù)焊接技術以及與之配套的設備供應。此外,圓柱形鋰電池獨特的內部結構使得正負極在圓柱體內部的布置較為苛刻,電芯內部散熱難題也隨之而來,這在一定程度上對電池壽命產(chǎn)生了負面影響。
制造環(huán)節(jié)的諸多挑戰(zhàn)直接導致大圓柱電池的良品率相對較低。一組公開數(shù)據(jù)顯示,目前特斯拉4680電池的良品率已攀升至95%以上,雖說相較于此前已有顯著進步,但與2170小圓柱電池高達99%的良品率相比,仍存在較大差距。這就意味著,在相同的時間與設備投入下,能夠產(chǎn)出的合格大圓柱電池數(shù)量明顯偏少,進而使得單位電池的制造成本大幅增加。
當前市場形勢下,盡管很多電池企業(yè)依然涉足大圓柱電池領域,但推進速度普遍遲緩,多數(shù)僅實現(xiàn)了小規(guī)模出貨。
值得一提的是,寶馬早在2022年便極具前瞻性地進行了布局。在宣布啟用圓柱電芯的同時,寶馬迅速向寧德時代、億緯鋰能兩家中國電池供應商拋出了價值超過百億歐元的電芯生產(chǎn)需求合同,為自身在大圓柱電池量產(chǎn)競賽中搶占先機奠定了堅實基礎。同時也離不開寶馬首席電池技術科學家彼得·蘭普博士(Dr. Peter Lamp)等寶馬電動化研發(fā)“天團”。
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