技術(shù)討論｜BMW的46系列大圓柱電池選擇

在最新的公開宣傳中，寶馬開始官方宣布自2025年開始在“NEUE KLASSE新世代”車型中使用46系大圓柱電芯，這是從前五代方殼電池中開始切換。從目前來看，重要的好處是：

◎ 成本目標(biāo)降低50%

◎ 能量密度提升20%，續(xù)航里程提升30%

◎ 10-80%的充電時間減少30%

◎ 400V和800V可以切換和兼容

◎ 高鎳材料使得鈷減少50%，銅減少40%

◎ 圓柱電池的安全性，特別是單電芯失效的故障降級能力（CATL講的NP4），目前和其他類型具備很大的優(yōu)勢

全新圓柱電芯具有46毫米的標(biāo)準(zhǔn)直徑和兩種不同的高度（95mm和120mm），已向寧德時代（CATL）和億緯鋰能（EVE Energy）兩家合作企業(yè)提供超過百億歐元的電芯生產(chǎn)需求合同，將分別在中國和歐洲各自建立兩座電芯工廠，每座工廠的年產(chǎn)能將達(dá)20 GWh。寶馬還在尋找北美自由貿(mào)易區(qū)的合作伙伴來再建兩座電芯工廠。

▲圖1. BMW的電池更迭

這在從方殼一家獨(dú)大以后，給將來電芯的整體需求局面演變了。我覺得核心在于圓柱除了堅(jiān)定支持者特斯拉；現(xiàn)在增加了另一家很有發(fā)言權(quán)的車企，還是原來方殼專家——BMW，這給選擇圓柱電池的車企增加了不少信心。

Part 1、BMW的設(shè)計選擇

事實(shí)上，一開始傳說下一代寶馬電池（GEN6）將改變形狀，采用圓柱形電池代替目前使用的方殼電池，大家的反應(yīng)都是意外。這家德國車企是方殼堅(jiān)定的支持者，從沒有使用過軟包做過BEV，現(xiàn)在卻大轉(zhuǎn)彎，計劃從 2025 年開始將這些新電池引入 BMW 車型。我們能夠觀察到兩代電池，并與您分享我們所學(xué)到的。

根據(jù)目前的披露， GEN6 電芯開發(fā)成 2 種尺寸，直徑保持 46 毫米，高度分為 95 或 120 毫米，分別面向轎車和SUV，具體取決于車輛的Z向高度的需要。第六代電池技術(shù)將使用磷酸鐵鋰 (LFP)，這個也是意圖和特斯拉一樣。

備注：特斯拉內(nèi)部也分兩派，一派是4680用不同化學(xué)體系解決不同的容量需求，一派是方殼和刀片圍繞Pack進(jìn)行迭代

具體來說大圓柱電池對寶馬的電動汽車有什么好處？對于這種新一代電池，寶馬認(rèn)為圓柱形電芯會帶來幾個好處：

◎ 更好的集成

◎ 更好的能量密度

◎ 更可持續(xù)的解決方案

◎ 更加安全

▲圖2. BMW的選擇大圓柱的意圖

供應(yīng)商來看，還是中國動力電池企業(yè)在大圓柱電池方面占得了先機(jī)，目前拿到了120GWh里面的80GWh，但是億緯鋰能也是熬出來了，拿到了和寧德時代同樣的訂單。

▲圖3. BMW的工廠布局和供應(yīng)商匹配

在目前的拓展中，圍繞46系列兩種95和120兩種高度，面向SUV和轎車去開發(fā)，并且開發(fā)LFP和高鎳的產(chǎn)品是很好的嘗試 正極材料鎳含量更高，鈷含量更低 負(fù)極中硅含量更高 可以提升能量密度 20%。

▲圖4. BMW的電化學(xué)體系選擇

BMW在慕尼黑附近帕爾斯多夫的電芯制造中心建立了一條試驗(yàn)生產(chǎn)線，調(diào)試過程將于2022年晚些時候開始，一旦完善，后續(xù)大圓柱生產(chǎn)線和方法將在供應(yīng)商新工廠實(shí)施，為2025 年推出 NEUE KLASSE 車型做好準(zhǔn)備。

▲圖5. BMW的工廠產(chǎn)能匹配

在Gen5方殼電池的模組設(shè)計中，BMW采用雙排模組的形式，在新型的46圓柱電芯的時代開始迭代到整包甚至是CTC設(shè)計。

在這種設(shè)計中，BMW一方面聚焦于電芯設(shè)計，一方面把供應(yīng)商隔離在電芯層面，自己的工程師主要負(fù)責(zé)整包設(shè)計，開始讓BMW實(shí)現(xiàn)差異化。這種手段，BMW在下一代的設(shè)計中，是非常激進(jìn)的，和Tesla英雄所見略同。

▲圖6. BMW的模組設(shè)計往Pack設(shè)計切換

Part 2、戰(zhàn)略的目標(biāo)探討

目前電池的選擇都不僅僅是一種技術(shù)，而是一種可持續(xù)化的選擇，在超高的滲透率下面怎么做？寶馬選擇的是不自己建造電池工廠，選擇入股電芯企業(yè)做一些布局，那怎么控制成本呢？

BMW一方面全面提高自己的電芯和電池的水平 實(shí)現(xiàn)電芯的標(biāo)準(zhǔn)化，多供應(yīng)商的策略重點(diǎn)，還是讓大家的水平比較一致，并且沒有那么多的專利壁壘，否則想要讓多家供應(yīng)，電芯層面的專利壁壘讓他們開打。一方面，要在有價值的方面，推動自身Know How和外部結(jié)合，這也是之前寶馬為啥要投入電芯實(shí)驗(yàn)中心和中試線的核心原因。

另外一方面實(shí)現(xiàn)電動汽車三電系統(tǒng)平臺化快速推進(jìn)，從戰(zhàn)略上和Tesla的戰(zhàn)略目標(biāo)的一致性，大規(guī)模推廣，并且只有標(biāo)準(zhǔn)化才能實(shí)現(xiàn)不進(jìn)入電芯制造領(lǐng)域。本質(zhì)上特斯拉是通過自己下場做4680帶動供應(yīng)商，兩者現(xiàn)在開始有了一定的協(xié)同。

▲圖7. BMW的戰(zhàn)略目標(biāo)

小結(jié)：

對于整車企業(yè)來說，最重要的還是讓足夠的供應(yīng)商可以投入，把產(chǎn)能的錢花了，但是能夠保持一個低利潤來供應(yīng)。把電池標(biāo)準(zhǔn)化，其實(shí)比自己做電芯更能實(shí)現(xiàn)低成本控制，在方殼里面，其實(shí)沒有第二家可以頂上來，這是確定的事情，所以新開一條路。