詳解寶馬的電池戰(zhàn)略：從電池技術(shù)到原材料布局
BMW在上個(gè)月26號(hào)舉辦了有關(guān)電池與原材料的分析師和投資者的交流活動(dòng)，有關(guān)兩個(gè)主題——《寶馬集團(tuán)電池技術(shù)》和《可持續(xù)原材料管理》的內(nèi)容，我想花一些時(shí)間來(lái)講。縱觀整個(gè)思路，我感覺(jué)BMW其實(shí)一直在向投資者表達(dá)幾個(gè)事情——
1）BMW是在很清楚地平衡高性能與低成本兩種戰(zhàn)略，未來(lái)的電池發(fā)展是走高鎳和固態(tài)的道路，而LFP的策略雖然特斯拉在大規(guī)模的走，但從BMW整體來(lái)看還是要圍繞高鎳電池來(lái)打；
2）BMW在電池原材料上布局是很早的，還是會(huì)從各方面努力去掌控。
Part 1：BMW的電池技術(shù)
1）BMW的電池整體技術(shù)介紹
在寶馬i4電動(dòng)車(chē)的整車(chē)成本中電池系統(tǒng)成本占到40%，而電池系統(tǒng)的20%來(lái)自于模組以及系統(tǒng)成本，電芯的價(jià)值鏈里面，20%的成本是電芯生產(chǎn)（電芯工廠的價(jià)值），80%的成本是電池材料?？傮w來(lái)看，現(xiàn)在電池的重要性對(duì)于消費(fèi)者感知來(lái)說(shuō)，是關(guān)系到電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵屬性——續(xù)航里程，充電時(shí)間，驅(qū)動(dòng)功率，車(chē)輛價(jià)格。
圖1 BMW的考量，從安全、能量密度、壽命、成本和能量密度
我個(gè)人感到有些迷惑的地方是，之前BMW對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的投入時(shí)斷時(shí)續(xù)，而電池的研究是從2008年開(kāi)始（與A123一起合作Active Hybrid項(xiàng)目就進(jìn)行了鋰電的研究），2012年就建立了電池研發(fā)項(xiàng)目，2017年開(kāi)始建立寶馬電池電芯部門(mén)（超過(guò)300人），2020年開(kāi)始建立電芯的試制生產(chǎn)。
備注：你說(shuō)BMW這么牛的一手扶持了CATL，怎么就不在國(guó)內(nèi)早點(diǎn)買(mǎi)一家電池企業(yè)開(kāi)始搞，目前BMW是在歐洲唯一沒(méi)有深度進(jìn)入電芯生產(chǎn)領(lǐng)域的德國(guó)車(chē)企。
圖2 BMW的電池研究狀態(tài)
BMW的電池LAB涵蓋的內(nèi)容包括材料特性、化學(xué)體系開(kāi)發(fā)、配方研發(fā)、性能和安全測(cè)試、失效分析等。在電芯試制方面也有所涉及，甚至開(kāi)始和合作伙伴一起進(jìn)行試生產(chǎn)量產(chǎn)準(zhǔn)備，咋就沒(méi)宣布要搞電池？這里的核心邏輯是，做電池其實(shí)涵蓋了太多的環(huán)節(jié)，包括從原材料的采礦和提純，材料的量產(chǎn)，電芯開(kāi)發(fā)，電芯量產(chǎn)，電池模組開(kāi)發(fā)和量產(chǎn)，電池工廠投產(chǎn)使用，電池二次使用和分解，材料的回收利用等等。
圖3 BMW的電池研究
這里一個(gè)很有意思的地方是，BMW也知道目前中國(guó)法規(guī)中“熱失控傳播實(shí)驗(yàn)在五分鐘內(nèi)要起到作用，未來(lái)可能要擴(kuò)展到40分鐘”。
圖4 國(guó)內(nèi)的同行在安全會(huì)議上要求往24小時(shí)起步，甚至開(kāi)始提議完全整包起火限定
2）BMW電芯開(kāi)發(fā)路線圖
BMW的電芯技術(shù)路線圖，主要分解為分高性能電池（性能提升）和低成本電池（成本降低），而電池的最終演化路徑還是往固態(tài)電池方向走的。在下面這張圖中，BMW把LFP電池的能量密度是劃得比較低的，我的判斷，BMW推行的小尺寸規(guī)格電芯想要做高能量密度電芯是比較困難的。
A）低成本電池：也就是說(shuō)在現(xiàn)有的NCM和NCA三元的基礎(chǔ)上，第一步推行無(wú)鈷化，第二步無(wú)鈷并且采取低鎳策略，往富鋰錳的方向走——可能BMW認(rèn)為鎳都貴了。
B）高性能電池：提升性能方面采取富鎳的技術(shù)路線，第一步采用氧化硅與石墨混合的方案，第二步采用高摻硅的負(fù)極與Si-C化合物的方案。
C）LFP電池則作為低成本入門(mén)車(chē)型的配置。
BMW在固態(tài)電池路線上已經(jīng)投了不少錢(qián)，所以將電動(dòng)汽車(chē)的出路是寄托在這個(gè)技術(shù)路線上的。
圖5 BMW的電芯技術(shù)路徑
我現(xiàn)在理解BMW從方殼電池?cái)U(kuò)展到大圓柱電池技術(shù)路線上，其實(shí)和特斯拉的想法是完全一致的——想要往更高能量密度的方向走，圓柱的路線更容易實(shí)現(xiàn)一些。
· 極片設(shè)計(jì)趨勢(shì)：主要包括增加壓實(shí)密度（限制電芯功率）和優(yōu)化涂布；
· 電芯設(shè)計(jì)趨勢(shì)：1.增加有效區(qū)間，充分JR在電芯的空間利用率（主要方法是從卷繞改為疊片，這個(gè)會(huì)受限于成本） 2.提升成組效率（風(fēng)險(xiǎn)為電芯膨脹力）減少鋁箔、銅箔、隔膜的厚度（風(fēng)險(xiǎn)是安全） 3.增加電芯的大小，提升電芯的有效空間使用率（風(fēng)險(xiǎn)為安全）。
圖6 BMW往高能量密度電池的方向發(fā)展
固態(tài)電池講了這么多年，核心的優(yōu)點(diǎn)是帶來(lái)更好的安全性和高能量密度的潛力，但是目前所有的車(chē)企都沒(méi)辦法對(duì)固態(tài)電池的最終性能做出估計(jì)，幾乎所有的汽車(chē)企業(yè)與主流電池企業(yè)都在在進(jìn)行驗(yàn)證，然而目前其實(shí)還沒(méi)有確定性的數(shù)據(jù)。
圖7 這個(gè)殺手锏到底是否有用，有賭的成分
Part 2：電池原材料管理
其實(shí)在整車(chē)企業(yè)中寶馬是特別早就對(duì)鋰資源所有保證的——通過(guò)BMW I Ventures項(xiàng)目來(lái)做，因此在所有汽車(chē)企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)投資里面，BMW也是我學(xué)習(xí)的藍(lán)本，我個(gè)人覺(jué)得I Ventures做得還是不錯(cuò)的，需要持續(xù)學(xué)習(xí)。
圖8 BMW 對(duì)鋰資源投資
幾乎所有的汽車(chē)企業(yè)對(duì)于長(zhǎng)期資源的鎖定都有自己的想法，并且都在無(wú)稀土的電機(jī)上做了儲(chǔ)備。
圖9 確保核心資源的獲取
小結(jié)：
我覺(jué)得汽車(chē)企業(yè)進(jìn)入電池領(lǐng)域，很大程度上是一個(gè)必須（不得不做）的事情，如果想太多而不是直接想辦法去迭代，可能會(huì)錯(cuò)過(guò)很多的機(jī)會(huì)。這段時(shí)間最為低估的還是4680大圓柱電池對(duì)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的巨大影響，這方面的內(nèi)容等合適的時(shí)候再和大家詳細(xì)聊聊。
圖｜網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)截圖
作者簡(jiǎn)介：朱玉龍，資深電動(dòng)汽車(chē)三電系統(tǒng)和汽車(chē)電子工程師，著有《汽車(chē)電子硬件設(shè)計(jì)》。
