2021年12月06日 | 宝马最新的电池技术路线图以及策略解读

在继大众、丰田发布他们专门电池策略之后，最近宝马也发布了他最新的池技术以及策略路线图，大众的电池策略和其平台化一样讲究通用和标准。丰田的电池策略（点击了解丰田的电动化策略-电池的开发与供应链）更偏向于供应链和产业化。本文将借用宝马的官方发布资料从以下几个方面进行解读：

Backgroud - 宝马的电动化宏图

Why-为什么电池电芯重要

How-宝马是怎么做的

What-宝马的电池电芯路线以及策略是怎么样的

希望能给你一些电池的基本知识或者产业，技术启发

宝马的电动化宏图宝马计划在本十年末生产至少1000万辆电动汽车，到2030年的宝马计划每台车使用期间降低一半的碳排放量，每台车整个生命周期降低40%的碳排放量，平均每台车的二次材料使用会占到50%。

宝马应对电气化的策略是，三电系统采用内部研发的方案，具体宝马当前怎么产品落地的可以看看我们之前文章宝马汽车平台架构的电气化以及i4和iX产品解读。本文重点放在其电池电芯系统。

为什么电池电芯技术重要宝马分析认为未来电动车的成本中电池包的成本将会占到40%，电池包的20%来自于模组以及系统成本，20%来自于电芯的生产，80%来自于电池材料。

对于消费者感知方面，电池关系到整车的关键属性（了解什么叫属性和性能可以点击整车开发流程-完结篇），例如整车的续航时间，充电时间，驾驶功率，同时价格。对于工程方面还包括了安全，能量比，功率比。

所以对于宝马这类整车厂必须重视电池电芯技术。

HOW宝马是怎么做的宝马主要致力于研究产品和流程的创新，供应商来实施产业化。

宝马的电池研究包括，基础工作原理，材料，电气零部件，电芯。

宝马从2008年开始就致力于锂电池的研究，2012年就开始建立专门的电池研发项目，2017年开始建立宝马电池电芯部门，2020年开始建立电芯的试制生产。

目前电池相关工作人员超过300人，有43个在研项目，与相关机构，大学，创业公司，其他OEM，其他产业广泛合作。目前建设有材料特性，化学开发，配方研发，性能和安全测试，失效分析等实验室。电芯试制和量产试制工厂。宝马电池技术还考虑以下两个方面：电池的整个生命周期，整个其实和大众发布的电池战略一致（可以点击了解大众电池系统解决方案以及未来趋势），从原材料的采矿和提纯，材料的量产质量，电芯的开发，电芯量产，电池模组开发和量产，电池工厂投产使用，电池二次使用和分解，材料的回收利用。各个步骤进行关注和管控。

电池的技术趋势以及法规，总结就是考虑三个方面，设计，安全，环保。在设计方面目前电池目前主要是材料到电芯到模组再到电池包的模式，未来的发展会是更高度布置密度，例如直接电芯到电池包，电芯直接到底盘。在安全方面，当前中国法规要求比较特殊和苛刻宝马特别强调了一点中国的五分钟不起火不爆炸要求，并指出未来可能趋势是40分钟并可能直接阻燃。环保目前没有严格的强制要求，但宝马视为责任并强调欧盟可能会有碳排放g/kwh的限制，原料回收和回收率的要求。

WHAT 宝马的电池电芯路线图是怎么样的所以宝马根据自己的原则和当前的技术和法规趋势制定了宝马的电池电芯技术路线图，分性能提升，成本降低，固态电池三个路径。

对于强调成本的部分，LFP磷酸铁锂电池将会应用在中国也不排除北美的相对基础车型上面，另外在降低成本上面第一步推行去钴化，第二步去钴低镍等，富锂锰等，但LFP的能量密度基本不会有太大的变化；在提升性能方面采取富镍方案，未来第一步会采用氧化硅/石墨，第二步采用高硅阳极等，碳化硅化合物（其实本次广州车展上小鹏G9 以及广汽Aion LX plus 就采用了以上材料来实现超1000km的续航和超高快速充电，了解广州车展亮点车型点击通过广州车展-看自动驾驶激光雷达。）。固态电池未来将会把能量比推向一个新的高度。电池材料以及电芯的开发趋势，电池的分正极和负极两种材料。

阳极材料的应用有：石墨  360 mAh/g

石墨和氧化硅 500-600 mAh/g碳化硅组成 1200 mAh/g阴极材料目前都是三元材料我们之前文章有讲到三元材料的不同主要是NMC（镍，锰，钴）三种材料的配比不同，后面三位数字分别代表配比，例如111就是配比一样，811就是镍80%，锰10&，钴10%。

NMC111 150 mAh/gNMC 532,622 180 mAh/gNMC 811 210 mAh/gNi 含量高于90% 230 mAh/g电池的稳定性主要由负极材料例如镍的丰富决定，成本和性能由硅阳极决定，所以宝马认为他们材料的应用会和电极和电芯设计趋势相兼容。

未来电极设计的趋势：

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• 增加负载，限制于功率的要求优化涂层，减少未涂层的部分，当然限制于制造公差以及安全问题。

电芯设计趋势：

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• 扩容，充分利用凝胶卷到电芯空间（其中方式由堆栈到缠绕，分别由风险和成本的限制）

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• 提升包装密度（风险点为膨胀力）

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• 减少铝箔铜箔等隔膜的厚度（风险点是操作性和安全）

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• 增加电芯的大小，提升活跃空间的比例（风险同样是安全）

电芯的制造分为三个步骤：

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• 混合涂层

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• 压缩碾压

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• 切割

当前制造电芯的典型挑战和风险有：

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• 保护涂层和隔离结构损坏
  

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• 最终电极能量比达不到
  

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• 电芯装配要求难以达到（例如装配车间影响）

宝马针对以上的防范措施有：

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• 优化涂层配方，优化阴极材料粉末密度，调整粘合剂
  

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• 箔基片必须小心选择
  

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• 碾轧流程优化

磷酸铁锂的复兴，磷酸铁锂特点是放电容量大，价格低廉，无毒性，不造成环境污染，且产业价格相对较低，但致命的缺点是能量密度相对较低。

宝马将继续采用磷酸铁锂材料，通过优化电芯以及模组的设计来确保对于宝马进入车型的吸引力。

固态电池，当前先进的电池主要采用石墨硅阳极，NMC材料的负极，液态电解液，多空阻隔隔膜。下一代固态电池，阳极采用锂金属，阴极采用NMC材料，电解液为氧化剂聚合物硫化物固态电解液

它与当前电池的差异主要是两方面：

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• 电解液由液态变为固态可以增加固有安全性用锂金属阳极取代石墨或者碳化物来增加能量密度
  

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• 采用固态电池带来的潜力有：更高的安全性，可以使用更高性能的材料，更大的电芯，减少二次安全测量的包装固态电解液支持电芯概念的创新（双极电芯）锂金属阳极带来更高的能量密度

存在的挑战有：

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• 必要的压力来稳定接口确保长生命周期
  

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• 不同的热管理需求（更倾向于保温而非散热）
  

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• 充电和非充电时候锂金属的能量变化
  

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• 锂金属阳极的容量比
  

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• 制造以及使用中稳健的材料系统

总结就是固态电池带来更好的安全和能量比潜力，但是成本目前不明，目前大家都在验证，产业化之前必须先有积极的概念证明。

总结

宝马其实还是算比较讲究技术的公司，发布的电池技术以及策略相比其他企业篇幅更多在技术,所以本文读下来能获取从电池的组成以及各种材料的优缺点等相关技术知识到产业方向的知识。

主要参考文章：

宝马电池技术-宝马

宝马原材料环保管理-宝马

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