寶馬的大圓柱電池來了!
2月21日,寶馬第六代動力電池全球亮相,首次采用大圓柱電芯,提供4695、46120(即直徑46毫米,高度分別為95毫米、120毫米)兩個型號,是目前尺寸最大的大圓柱電芯。
更重要的是,寶馬的大圓柱電池不是遙遠的“期貨”,而是已按下量產倒計時。它將率先應用在今年將亮相的首款寶馬新世代車型,以及2026年起量產的國產新世代車型。
近年來,在動力電池技術路線之爭中,大圓柱電池備受方形電池擠壓、車端放量遲滯。如今,寶馬的大圓柱電池即將實現工業化批量生產,無疑為大圓柱電池的發展注入了一劑強心劑。
不過,就寶馬自身而言:
·為什么要從方形電池轉向大圓柱電池?
·特斯拉4680大圓柱電池過去幾年中屢遇生產難題,寶馬的大圓柱電池為什么能夠順利量產?
·從電芯的研發到量產,寶馬和寧德時代等供應商各自的角色是什么?
近日,《搜狐汽車·汽車咖啡館》探訪了位于德國慕尼黑的寶馬總部,通過走訪大圓柱電池的試制產線等,包括與寶馬集團多位高管、專家交流,試圖找尋以上問題的答案。
01為什么要做大圓柱電池?
·“性能表現遠超市面上任何產品”
·追求最優解,而非單一性能
按照電芯的封裝形式劃分,鋰電池可以分為方形、圓柱和軟包三種形態,在能量密度、封裝材料、工藝要求等方面都有著不同的表現,各有優劣。就大圓柱電池而言,其在能量密度、成本、安全、標準化等維度都具備明顯優勢。
目前,明確重度押注大圓柱電池的主機廠有兩家,特斯拉和寶馬。但不同于特斯拉從松下18650小圓柱電池開始一直沿用的就是圓柱電池,寶馬在前五代動力電池上一直是方形電池的支持者。
為什么寶馬在第六代電池上要轉向大圓柱電池?在慕尼黑的一場小范圍群訪中,寶馬集團負責生產的董事諾德科沃奇告訴《汽車咖啡館》:電池技術存在多種路徑,最終的選擇取決于具體需求和目標。大圓柱電池雖然不適用于所有場景,但它是基于寶馬客戶需求整合的綜合最佳解決方案。
對寶馬來說,要滿足運動型的駕駛體驗,動力電池需要實現快速能量輸出,同時要求小的電芯(為了更容易散熱)、高能量密度、耐用和循環壽命穩定可控。這樣的標準下,大圓柱電池成為寶馬的“最佳選項”。
“無論在電芯,還是電池包,能量密度都顯著提升,配合新設計的冷卻系統,寶馬第六代動力電池的性能表現遠遠超過當前市面上能看到的任何產品。”諾德科沃奇說。
根據寶馬提供的數據,寶馬第六代動力電池能夠實現能量密度提升20%,續航里程增加30%,充電速度提升30%,在部分車型上會表現更優;配合 800V高壓平臺,可實現充電10分鐘續航300公里。
這些數據看起來似乎沒有非常“炸裂”,但寶馬始終強調的是:寶馬不會虛標參數,更不會為了追求某個單一性能,而犧牲其他關鍵因素。
“有些品牌可能以‘最快的充電’或者‘最長的續航’作為賣點,但這通常需要以犧牲安全標準或電池壽命為代價。沒有人想要一輛2年后就失去長途行駛功能的車,這毫無意義。”諾德科沃奇表示,寶馬致力于在充電倍率、續航、安全性能、循環壽命等之間找到最優解。
02 量產上彎道超車特斯拉4680電池?
·電極采用濕法工藝
·“有信心順利投產”
特斯拉4680電池自2020年發布以來,量產之路走得極為艱難。其中一個重要原因在于特斯拉追求全干法電極工藝,也就是在極片制作中,省去打濕再烘干的步驟。特斯拉原本希望借此實現更極致的降本,但從實踐來看,要在正負極都應用干法電極并不容易。
相校之下,寶馬做出了更穩健的選擇,即采用傳統濕法工藝。在寶馬電芯制造技術中心(CMCC)的試制產線,《汽車咖啡館》近距離了解了寶馬大圓柱電芯的大致生產流程:
配料與混漿,把不同的活性材料和特定溶劑等混合,形成漿料,在這一步驟,寶馬沒有采用行業主流的間歇性混合工藝,而是使用連續混合工藝;涂布與干燥,將漿料涂至金屬箔,再送至干燥爐干燥,過程重復兩次;輥壓將涂層箔壓實,去除孔洞、氣泡等,隨后將分切成6條;卷繞成“果凍卷”,再通過組裝、注液與化成等工序,最終生產出寶馬的大圓柱電芯。
不過,即使寶馬在極片制作中采用了成熟的濕法工藝,但量產大圓柱電芯對電池技術與生產工藝帶來的挑戰并不止于此。
譬如,寶馬和特斯拉同樣都采用了“無極耳”設計,即取消電池極耳、把整個電池底部和外殼作為極耳。這在提升電芯散熱能力和充電效率的同時,也對生產提出了更多難題,尤其是在分切、注液、揉平和激光焊接等環節。
“我們有信心順利投產。”作為剛榮獲電池界“諾貝爾獎”——美國國家先進技術電池聯盟(NAATBatt)終身成就獎的動力電池技術領軍人物,寶馬首席電池技術科學家彼得·蘭普( Peter Lamp)對大圓柱電池的量產信心滿滿。
“寶馬在各個開發階段都積累了很多經驗。無論是從初始設計到量產整個路徑的挑戰,還是從電芯、電池到電池包等不同層級的挑戰,我們相信都能克服。”
寶馬大圓柱電池的量產已近在咫尺。寶馬方面表示,目前正攜手寧德時代、億緯鋰能等中國供應商伙伴,按照既定計劃穩步推進寶馬大圓柱電芯大規模量產。
根據規劃,采用寶馬大圓柱電芯的第六代動力電池,將率先應用于今年即將亮相的首款新世代車型,以及2026年起量產的國產新世代車型,并將廣泛應用到其他純電車型,包括未來的純電M車型。
03 誰來研發和量產?
·自建三大能力中心,電芯“配方”是寶馬“核心技術”
·電芯量產由中國供應商主導
不同于很多車企從動力電池供應商直接采購電池,寶馬沒有“拿來主義”,而是投入大量資源、組建電芯技術三大能力中心,把自己打造成為“電池專家”。
在慕尼黑北部,寶馬建立電芯技術能力中心(BCCC),從事從材料研究到原型開發的全方位工作。
寶馬大圓柱電芯的“配方”正是在此開發。相比上一代產品,寶馬大圓柱電芯的正極中鎳含量增加,鈷含量減少,同時負極中硅含量增加。諾德科沃奇強調,“電芯‘配方’是我們的核心技術,是我們獨特的專業能力。”
BCCC確定“配方”之后,接著將由CMCC進行放大生產驗證。CMCC坐落在慕尼黑東部的帕爾斯多夫,占地約1.5萬平米。這條投資1.7億歐元巨資、歷時三年半時間建成的“樣板生產線”,大概有80個工作人員,每年可生產電芯100萬個。
目前在CMCC,寶馬大圓柱電芯已經處在試生產狀態。據工作人員介紹,CMCC“不只為了生產,還包括學習開發”。除了寶馬的員工,來自寧德時代等供應商的專家也常駐在此,與寶馬的團隊保持“日常性溝通”。
在CMCC,寶馬還正與合作伙伴Solid Power合作,建立一條新的工藝開發生產線,共同推進全固態電池技術進入量產。這條生產線已在2024年二季度投入使用。
最終,在CMCC通過驗證的“配方”,將通過“技術轉讓”給供應商進行大規模生產,實現從研發到生產的無縫銜接。
寶馬還將對電芯的研究拓展至回收環節。2024年,寶馬宣布將在德國下巴伐利亞州新建電芯回收能力中心(CRCC),可以通過“直接回收”的工藝重新利用回收原材料。
也就是說,寶馬通過BCCC、CMCC、CRCC這三個貫穿了電池研發、生產和回收全生命周期的能力中心,從事電芯前沿技術的自主研發和工業化應用。在自己掌握電芯的技術和制造后,再給到供應商量產。
大圓柱電芯量產的任務交給了以寧德時代、億緯鋰能為代表的供應商伙伴。
這兩家中國電池供應商尤其是寧德時代,是寶馬的“老朋友”。2011年,彼時剛成立的寧德時代,拿下了寶馬首款自主研發的純電動車之諾 1E的訂單,自此進入汽車動力電池行業。
寶馬還是寧德時代、億緯鋰能“出海第一步”的盟友。2018年起,寶馬通過電芯生產需求合同,先后助力寧德時代、億緯鋰能在歐洲建廠。
2022年,寶馬再次出手,與寧德時代及億緯鋰能簽署第六代動力電池的電芯生產合同,在中國和歐洲分別建設兩座年產能達20GWh的電芯工廠。
電池包組裝環節則由寶馬自己建廠完成。在“在本地為本地”的原則下,寶馬已經宣布在德國、匈牙利、中國、墨西哥和美國新建5家電池組裝工廠。
“我們聚焦于將電芯整合進合適的封裝,以實現電池包的理想性能,”諾德科沃奇解釋道,“一輛車能否具備良好的駕駛性能,很大程度上取決于電芯、電子元件、冷卻系統以及電池包與車輛的融合能力。”
具體到中國來看,寶馬沈陽生產基地第六代動力電池項目總投資100億元人民幣,第六代動力電池已于2024年底順利啟動試生產,試制電池已經交付研發開始測試與驗證工作。
【作者手記】
在動力電池這一電動車心臟上,寶馬選擇了大圓柱電池這條少有人走的路。
寶馬對電池技術的創新,會成為改變未來全球動力電池產業格局的歷史性節點嗎?目前還無法判斷,但這一不跟風的路線選擇,足以看出寶馬在戰略選擇上是高度自信的。從2022年宣布第六代動力電池將采用大圓柱電芯,到如今即將迎來量產,寶馬也再次通過了把概念轉變為現實的考驗,進一步夯實了寶馬電動化技術的底座。
本次為期兩天的慕尼黑之行,從寶馬內部最大的零部件工廠——蘭茨胡特工廠,到CMCC的大圓柱電芯試制產線,再到寶馬全球研發網絡的核心——研發與創新中心,所見所聞有兩點令我印象深刻:
一是在核心技術上,寶馬一直追求把know how掌握在自己手中,不一定要自己造,但一定要知道怎么造。
二是寶馬的目標不是車輛某一個功能或者參數的領先,而是整個系統的整合與平衡,并最終服務于寶馬的“護城河”——不變的駕駛樂趣。
作為一家百年老店,寶馬清晰的思路、穩健的節奏,以及對創新的堅守,也讓我愈發期待即將到來的新世代車型。這款凝聚了包括大圓柱電池在內的第六代eDrive電驅技術、新世代超感智能座艙等寶馬最新轉型成果的重磅車型,會給中國電動車市場帶來怎樣的驚喜?
期待寶馬的答卷。
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