芯耀
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“只有圓柱電池能終止熱蔓延”
寶馬集團(tuán)已正式確認(rèn)，其即將推出的第六代電動(dòng)汽車(chē)平臺(tái)將采用大圓柱電池技術(shù)。公司高管近期首次公開(kāi)披露了這一關(guān)鍵決策背后的考量：
寶馬第六代平臺(tái)旨在成為其電動(dòng)化轉(zhuǎn)型的核心，預(yù)計(jì)將帶來(lái)顯著的產(chǎn)量增長(zhǎng)（計(jì)劃到2030年，純電動(dòng)汽車(chē)占其全球銷(xiāo)量的一半），成為集團(tuán)未來(lái)的主流產(chǎn)品線(xiàn)。這一大規(guī)模生產(chǎn)的預(yù)期，對(duì)電池技術(shù)的可擴(kuò)展性、成本效益、綜合性能均提出極高要求。
公司代表透露，早在2019年左右，寶馬便啟動(dòng)了針對(duì)下一代平臺(tái)電池方案的評(píng)估，考察了包括圓柱、方形和軟包在內(nèi)的多種電池形態(tài)及27家潛在供應(yīng)商。
在評(píng)估過(guò)程中，幾項(xiàng)關(guān)鍵因素使圓柱電池脫穎而出：
安全性：?寶馬內(nèi)部測(cè)試顯示，即使采用高能量密度化學(xué)體系（如早期評(píng)估的8系高鎳體系）下，大圓柱電池也能夠在抑制熱蔓延方面表現(xiàn)突出?！爱?dāng)時(shí)只有圓柱電池能幫助我們實(shí)現(xiàn)熱蔓延的終止，”公司代表指出。
公司表示其當(dāng)前大圓柱電池系統(tǒng)展現(xiàn)出高級(jí)別的安全性能。近期測(cè)試再次確認(rèn)，同等容量下，圓柱電池在熱失控時(shí)釋放的能量相對(duì)較低。
另在嚴(yán)苛的針刺測(cè)試中，電芯表現(xiàn)為通過(guò)底部安全閥進(jìn)行定向、可控的排氣，避免了頂蓋飛出或側(cè)壁破裂等危險(xiǎn)情況。電池包層面則配備了專(zhuān)門(mén)的排氣通道，用于將釋放的氣體安全導(dǎo)向車(chē)外。這種電芯與電池包協(xié)同的安全設(shè)計(jì)提供了有效的熱電分離，保障了整包的安全性。
成本與生產(chǎn)可擴(kuò)展性：?考慮到“新世代”平臺(tái)巨大的預(yù)期產(chǎn)量，生產(chǎn)線(xiàn)的可復(fù)制性和自動(dòng)化水平至關(guān)重要。寶馬認(rèn)為，圓柱電池的標(biāo)準(zhǔn)化形態(tài)最有利于在全球不同地區(qū)快速?gòu)?fù)制生產(chǎn)能力，并實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化。“唯有圓柱電池能夠在全球各個(gè)國(guó)家和地區(qū)復(fù)制這個(gè)產(chǎn)能，”公司方面表示。
通過(guò)將電芯規(guī)格從第五代的6種大幅減少到第六代的3種標(biāo)準(zhǔn)尺寸，寶馬旨在簡(jiǎn)化供應(yīng)鏈管理，降低供應(yīng)商調(diào)整產(chǎn)能的難度，從而支持其將動(dòng)力總成成本降低40%-50%的目標(biāo)。
集成度與性能潛力：圓柱電池的剛性結(jié)構(gòu)被認(rèn)為更適合應(yīng)用能量密度更高的先進(jìn)化學(xué)體系，如高鎳正極和硅基負(fù)極。同時(shí)，通過(guò)調(diào)整電芯的串并聯(lián)數(shù)量，可以相對(duì)容易地在同一平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)不同續(xù)航里程和功率版本的配置。
這意味著寶馬能夠以更高的效率和更優(yōu)化的成本結(jié)構(gòu)，在其“新世代”平臺(tái)上開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)覆蓋廣泛性能和續(xù)航范圍的電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品組合。
寶馬即將投產(chǎn)的“新世代”車(chē)型，將采用800伏高壓平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)充電速度提升30%。得益于包括電池在內(nèi)的整車(chē)能效優(yōu)化（提升約20%），續(xù)航里程預(yù)計(jì)將增加30%。
為保障“新世代”平臺(tái)龐大的電池需求，寶馬已與寧德時(shí)代、遠(yuǎn)景動(dòng)力和億緯鋰能三家核心供應(yīng)商建立合作。這三家供應(yīng)商將在全球規(guī)劃的九個(gè)生產(chǎn)基地為寶馬生產(chǎn)三種標(biāo)準(zhǔn)尺寸的圓柱電芯（已知億緯鋰能將供應(yīng)4695和46120兩種規(guī)格，分別側(cè)重長(zhǎng)續(xù)航和快充）。
供應(yīng)商工廠建設(shè)正按計(jì)劃推進(jìn)：遠(yuǎn)景動(dòng)力在美國(guó)南卡羅來(lái)納州的30GWh工廠預(yù)計(jì)2027年投產(chǎn)；億緯鋰能在沈陽(yáng)的工廠即將試產(chǎn)，其匈牙利工廠也已獲批建設(shè)，將直接配套寶馬德布勒森整車(chē)廠。
寶馬強(qiáng)調(diào)對(duì)供應(yīng)鏈本土化的要求，即供應(yīng)商需在主要市場(chǎng)（歐洲、中國(guó)、北美）建立生產(chǎn)基地和相應(yīng)的供應(yīng)鏈體系。其認(rèn)為這在歐洲和中國(guó)相對(duì)容易，而在北美仍具挑戰(zhàn)。
為此，寶馬與優(yōu)美科達(dá)成合作，后者將在加拿大安大略省為寶馬項(xiàng)目供應(yīng)正極材料，規(guī)劃年產(chǎn)能約30GWh。
展望未來(lái)，寶馬計(jì)劃構(gòu)建高、中、低三個(gè)檔次的電池產(chǎn)品組合。除了高性能車(chē)型使用的高鎳三元體系外，公司正積極探索用于中低端車(chē)型的替代方案，其主要方向包括研究磷酸鐵鋰與硅負(fù)極的結(jié)合潛力，以及評(píng)估磷酸錳鐵鋰等新型錳基正極材料的可行性。
對(duì)于下一代固態(tài)電池，寶馬仍在探索多種技術(shù)路徑，包括評(píng)估5V尖晶石等錳基正極材料與固態(tài)電解質(zhì)、無(wú)負(fù)極設(shè)計(jì)的結(jié)合潛力，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)成本、安全和能量密度的進(jìn)一步突破，但承認(rèn)具體路線(xiàn)圖尚未完全確定。
同時(shí)，寶馬也坦誠(chéng)在大型圓柱電池的研發(fā)中面臨挑戰(zhàn)，如硅負(fù)極膨脹對(duì)電解液分布均勻性的影響，可能導(dǎo)致循環(huán)后期出現(xiàn)析鋰和性能衰減。公司及供應(yīng)商通過(guò)優(yōu)化電解液用量等工程手段改善了循環(huán)性能，使其滿(mǎn)足了如1200次循環(huán)的設(shè)計(jì)要求。
此外，重力對(duì)大型圓柱電芯內(nèi)部電解液分布的潛在影響也是持續(xù)研究的課題，目前正通過(guò)工程優(yōu)化尋求接近可行的解決方案。
寶馬對(duì)大圓柱電池路線(xiàn)的全面闡述和堅(jiān)定投入，不僅揭示了其下一代電動(dòng)汽車(chē)戰(zhàn)略的核心支柱，也為整個(gè)動(dòng)力電池行業(yè)的技術(shù)路線(xiàn)選擇和發(fā)展趨勢(shì)提供了重要參考。
