曾被行业视为“理想很丰满、现实很骨感”的大圆柱电池,如今在宝马手中焕发新生。2月21日,宝马集团正式发布全新一代电驱技术,第六代动力电池首次搭载大圆柱电芯。
这项技术虽然并不新鲜,但在现实中,它更像是一个“看得见却摸不着”的终极方案——理论上它能降低成本、提升能效,甚至改写动力电池的竞争格局,可是真正敢于投入量产的车企,却寥寥无几。特斯拉曾高调押注,但量产之路步履维艰;其他车企更是敬而远之,似乎都被困在这场技术豪赌的“黑洞”里。
但宝马偏偏不信这个邪。不仅持续加码研发,还在关键技术上实现突破,让大圆柱电池真正从实验室走向量产。即将登场的首款新世代车型,将率先搭载这款备受争议的动力电池,一度被行业搁置的“大圆柱梦”也在宝马手中重新燃起希望。
但问题也随之而来:曾经让特斯拉头疼不已的量产难题,宝马是如何破解的?它的技术路径究竟有何不同?这次,宝马真的能扛起大圆柱电池的未来吗?
能量密度提升20%是如何办到的?
在新能源汽车行业蓬勃发展的当下,电池技术的革新始终是推动产业进步的核心动力。圆柱电芯作为近年来备受瞩目的电池技术方向,自2020年特斯拉首次披露4680大圆柱电池,其瞬间点燃了行业的关注热情,大圆柱电池的热度自此一路飙升。
特斯拉的4680大圆柱电池,作为该领域的先锋,在电动汽车市场率先抢占了一席之地。这一成果不仅带动松下、三星、亿纬锂能等众多电池厂商投身其中,还吸引了不少跨国车企纷纷入局。然而今天坚持深入研发的企业已寥寥无几。宝马却在这片逐渐冷清的赛道上砥砺前行,如今其发布的“大圆柱电芯”,在各项性能指标与发展潜力上已然超越了 4680 电池。
4680 圆柱电池,因其电芯直径46mm、高度80mm 而得名。本质上,它属于高镍三元锂电池,最大的创新之处在于电芯结构的变革,降低了单位成本,不过并未涉及材料体系的根本性改变。与之形成鲜明对比的是,宝马的圆柱电芯在多个关键层面实现了重大突破。在电芯形式上,宝马圆柱电池直径同样为46mm,但在高度规格上,创新性地推出了95mm 和120mm 两种选择,分别精准适配轿车和SUV等不同细分车型。
从化学体系来看,宝马圆柱电芯的正极提升了镍含量,同时降低了钴含量,负极则增加了硅含量。这些材料层面的精心调整,直接带来了显著的性能提升,其体积能量密度提升幅度超过 20%。在充电技术方面,可同时支持400V、800V电压平台,高达500安培的电流能够大幅提升充电功率,最终使得充电时间缩短超过 30%。续航里程方面,相比同类产品也提升多达 30%。
在圆柱电池的实际应用中,宝马的成就不仅仅体现在续航里程增加、电池成本降低以及安全性提升等常规维度。更为关键的是,此次宝马圆柱电芯的创新深入到了电芯形式与化学材料的核心层面,以更为多元和灵活的方式,实现了圆柱电池在不同车型产品中的广泛应用,为新能源汽车行业的电池技术发展开辟了新路径,有望引领行业迈向新的发展阶段。
制造工艺,量产的真正难点
若说特斯拉率先拉开了大圆柱电池这一细分领域的序幕,那么宝马等汽车制造商的加入,则如同为这片市场注入了一剂强心针,使其潜力初现。然而令人遗憾的是,大圆柱电池在量产之路上却举步维艰,呈现出“众人拾柴,焰不高”的尴尬局面。
回溯至三年前,当众多企业纷纷将目光聚焦于大圆柱动力电池时,彼时就有动力电池行业资深人士满怀期待地预测,2023年将成为大圆柱电池的量产元年。可现实却给了众人一记沉重的耳光,时至今日,大圆柱电池大规模出货的盛景依旧未能出现。对此,业内专家一针见血地指出,一款电池若无法实现大规模应用,无外乎两个关键原因:一是成本居高不下,二是成品良品率难以提升。
就大圆柱动力电池目前面临的量产局限而言,制造工艺的瓶颈无疑是最为突出的阻碍。据业内人士分析,大圆柱电池量产进程中需要跨越重重障碍,诸如极耳焊接工艺、产线搭建、生产节奏把控等,而其中生产工艺面临的最大挑战当数焊接技术以及与之配套的设备供应。此外,圆柱形锂电池独特的内部结构使得正负极在圆柱体内部的布置较为苛刻,电芯内部散热难题也随之而来,这在一定程度上对电池寿命产生了负面影响。
制造环节的诸多挑战直接导致大圆柱电池的良品率相对较低。一组公开数据显示,目前特斯拉4680电池的良品率已攀升至95%以上,虽说相较于此前已有显著进步,但与2170小圆柱电池高达99%的良品率相比,仍存在较大差距。这就意味着,在相同的时间与设备投入下,能够产出的合格大圆柱电池数量明显偏少,进而使得单位电池的制造成本大幅增加。
当前市场形势下,尽管很多电池企业依然涉足大圆柱电池领域,但推进速度普遍迟缓,多数仅实现了小规模出货。
值得一提的是,宝马早在2022年便极具前瞻性地进行了布局。在宣布启用圆柱电芯的同时,宝马迅速向宁德时代、亿纬锂能两家中国电池供应商抛出了价值超过百亿欧元的电芯生产需求合同,为自身在大圆柱电池量产竞赛中抢占先机奠定了坚实基础。同时也离不开宝马首席电池技术科学家彼得·兰普博士(Dr. Peter Lamp)等宝马电动化研发“天团”。
宝马即将打开光明的“大门”
在大圆柱电池的赛道上,尚未出现赢者。宝马作为豪华汽车品牌中的佼佼者,不仅对圆柱电池的发展有着高瞻远瞩的详细规划,也在后续生产制造环节更是持续发力,凭借技术创新实现全面发展。
量产大圆柱电芯,堪称动力电池领域的 “珠穆朗玛峰”,对电池技术与生产工艺的要求近乎苛刻,多年来一直是困扰业界的难题。宝马却凭借强大的整合能力,在生产制造与供应链协作方面脱颖而出。其积极携手宁德时代、亿纬锂能等实力强劲的中国供应商伙伴,巧妙整合全球优势资源,严格按照既定计划稳步推进,向着大圆柱电池大规模量产的目标坚定迈进,有力推动了大圆柱电池从概念走向现实。
2024年底,宝马沈阳生产基地就已成功启动第六代动力电池项目的试生产工作,试制电池也已交付研发团队进行严格测试验证,首款新世代整车的试生产同样近在咫尺。预计到2026年,BMW第六代动力电池将在国内实现量产。
随着宝马大圆柱电池技术的突破,宝马第六代eDrive电驱技术的完整版图开始呈现在大家面前。BMW第六代eDrive电驱系统对励磁同步电机技术(EESM)进行了全面升级,同时引入异步电机(ASM),通过电机组合进一步提高性能与效率,为客户带来更卓越的电动驾驶体验。
几天前,宝马集团新时代驾趣概念车在美国完成了巅峰测试,动力性能设定高达18000牛米扭矩,行业人士分析其基础也为第六代eDRIVE电驱系统。
从行业发展趋势来看,当下新能源汽车市场竞争愈发激烈。大圆柱电池若能成功突破量产瓶颈,宝马凭借其自身优势,有望在市场中占据重要份额,重塑市场产业格局。