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BMW大圓柱電池的CTC和CTP設(shè)計(jì)

2023-02-23
來(lái)源:電子發(fā)燒友網(wǎng)
關(guān)鍵詞: BMW CTC CTP

  在CES2023上,寶馬全新平臺(tái)Neue Klasse也召開(kāi)了一個(gè)技術(shù)的Workshop,題目是《GEN6 BATTERY CELL TECHNOLOGY&PURCHASING AND SUPPLIER NETWORK》。Neue Klasse作為寶馬在最重要的節(jié)點(diǎn),一款未來(lái)電動(dòng)車(chē)專(zhuān)屬的平臺(tái),最大的特點(diǎn)是:采用圓柱形電池,第六代動(dòng)力鋰電池,將寶馬的電池密度大幅提高20%,續(xù)航里程增加30%,充電速度提高30%。在這里我們首先討論的還是,為什么BMW不去投資電池廠?

  

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  ▲圖1.BMW的電池采購(gòu)邏輯

  對(duì)于BMW來(lái)說(shuō),研究和開(kāi)發(fā)電池很重要,但是隨著產(chǎn)能過(guò)剩,將來(lái)電池的制造成本只占電池的20%,這個(gè)是BMW非常確定的。在BMW這種200萬(wàn)產(chǎn)量水平的豪華車(chē)企來(lái)說(shuō),在演進(jìn)過(guò)程中,只要自己的產(chǎn)品足夠強(qiáng),你就能拉著全球的電池企業(yè)來(lái)給你造電池,你不需要自己去造電池廠。這是BMW和VW兩家德國(guó)車(chē)企根本性的分歧。

  對(duì)于BMW來(lái)說(shuō),從電池選擇、電芯研究、電芯技術(shù)中心設(shè)立,再到電芯試驗(yàn)線和固態(tài)電池Pilot試驗(yàn)線,在掌握電池知識(shí)層面,BMW非常認(rèn)真。只有懂核心知識(shí),才能做出最佳選擇,才能讓供應(yīng)商為你投資產(chǎn)線。

  

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  ▲圖2.BMW的電池技術(shù)儲(chǔ)備和研發(fā)尺度Part 1

  BMW的開(kāi)發(fā)

  我一直不清楚為什么BMW確定大圓柱電池是一個(gè)戰(zhàn)略方向,對(duì)于這樣一家企業(yè)而言,做一個(gè)巨大的轉(zhuǎn)向并不是很容易,特別是在掌握了從電芯特性到電芯制造(小規(guī)模)的整套技術(shù)。

  

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  ▲圖3.BMW選擇大圓柱電池的基礎(chǔ)

  在這里從第五代方殼電池到第六代圓柱電池,BMW確認(rèn):

  ◎正極材料:10%以上的容量提升,減少50%的鈷的使用。

  ◎負(fù)極材料:15%以上的容量提升。

  ◎銅箔:40%的銅節(jié)約。

  ◎電芯殼體:采用鋼殼,減少每Wh的3g二氧化碳排放。

  在目前這個(gè)時(shí)間點(diǎn)來(lái)看,所有的嘗試一方面是基于計(jì)算和試制,想要得到容量增加、快速速度加快、成本降低和碳排降低,得有足夠的數(shù)據(jù)支撐。在Tesla和BMW兩大最終電池的車(chē)企帶領(lǐng)下,大圓柱電池這條路似乎變成了非常具有前景的光明大道。

  

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  ▲圖4.大圓柱電池的選擇

  在這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,BMW也等于和Tesla在研究和優(yōu)化的路線拉平了,圍繞大圓柱Pack設(shè)計(jì)層面,并沒(méi)有那么多專(zhuān)利的壁壘,也不存在電池企業(yè)研究CTC就把這個(gè)技術(shù)路線完全占領(lǐng)了,這也是對(duì)于大圓柱電池非常重要的加分項(xiàng)。這是一個(gè)全球電池企業(yè)都可以參賽的賽道,并不是因?yàn)閷?zhuān)利或者其他因素可以壟斷。

  

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  ▲圖5.大圓柱電池的CTC和CTP設(shè)計(jì)Part 2

  勝算幾何

  隨著特斯拉降價(jià)卷起來(lái),對(duì)于全球車(chē)企來(lái)說(shuō),有幾個(gè)層面要擔(dān)心的: ◎性能層面:續(xù)航和快充,在兩個(gè)互斥的要素里面,能不能有一條兼容的路線。 ◎成本層面:隨著降價(jià)開(kāi)始,電池的成本到底能拉到多低。

  ◎空間層面:整車(chē)的體積能量密度,會(huì)不會(huì)造成根本性的差異。

  如果掌握不好,在各個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)線上,會(huì)顧此失彼。從目前來(lái)看,大圓柱的這條路,在兼容不同化學(xué)體系方案上,還是有一定的魯棒性的。

  

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  ▲圖6.BMW的兼容性考慮和方案延伸

  這次BMW類(lèi)似舉辦了一次選美, 第一階段的26個(gè)電池企業(yè),包含軟包、方殼和圓柱電池企業(yè)出發(fā),第二階段9家企業(yè),第三階段6家企業(yè),到最后第三輪篩選出三家定點(diǎn)企業(yè)(EVE、CATL和遠(yuǎn)景)。

  

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  ▲圖7.電池企業(yè)的選擇

  而這個(gè)Gen5到Gen6的產(chǎn)能爬坡,也從50GWh開(kāi)始往200GWh來(lái)走,這個(gè)數(shù)字是很夸張的,分別覆蓋中、歐和北美三個(gè)區(qū)域。雖然目前還不知道這個(gè)遠(yuǎn)期目標(biāo)是否能完成,但是這種考慮是很認(rèn)真的。

  

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  ▲圖8.BMW選擇供應(yīng)商的電池工廠

  小結(jié):從目前來(lái)看,沒(méi)辦法判斷出大圓柱電池現(xiàn)在具備優(yōu)勢(shì),但是資源的注入,也使得這條路線充滿(mǎn)活力。我們期待這個(gè)路線可以出來(lái)更標(biāo)準(zhǔn)化的電池設(shè)計(jì),也成為下一代的全行業(yè)可以通用的電池標(biāo)準(zhǔn)。





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