德国宝马汽车发布《宝马集团电池技术》和《可持续原材料管理》

　　BMW在上个月26号举办了有关电池和原材料的分析师和投资者的交流活动，两个主题：《宝马集团电池技术》和《可持续原材料管理》，我想花一些时间来分享。纵观整个思路，我感觉BMW其实一直在向投资者表达几个事情：

　　●BMW是很清楚平衡高性能和低成本两种战略，未来的发展是走高镍和固态的道路，LFP的策略虽然特斯拉大规模走，但是BMW整体来看还是围绕高镍的打法。

　　●BMW在电池原材料布局是很早的，在供应层各方面是会更努力地去掌控。

　　Part 1BMW电池技术

　　1）BMW对电池整体技术介绍

　　i4电动整车成本中电池系统成本占到40%，而电池系统的20%来自于模组以及系统成本，电芯的价值链里面，20%是电芯生产（电芯工厂的价值），80%的成本是电池材料。

　　总体来看，现在电池的重要性显著，主要是对于消费者感知来说的，因为关系到电动汽车的关键属性（续航里程，充电时间，驱动功率，车辆价格）。

　　▲图1.BMW的考量，

　　从安全、能量密度、寿命、成本和能量密度

　　BMW—我个人觉得很迷—对电动汽车投入时断时续，电池的研究是从2008年和A123一起合作Active Hybrid开始，就进行锂电的研究；2012年已经建立电池研发项目；2017年开始建立宝马电池电芯部门（超过300人）；2020年开始建立电芯的试制生产。

　　备注：你说BMW这么牛，一手扶持了CATL，怎么就不在国内早点买一家电池企业开始搞。BMW是目前欧洲唯一没有深度进入电芯生产的德国企业。

　　▲图2.BMW的电池研究状态

　　BMW的电池LAB涵盖的内容包括：材料特性、化学体系开发、配方研发、性能和安全测试、失效分析等，在电芯试制方面也有所涉及，甚至开始和合作伙伴一起进行试生产量产准备，咋就没宣布要搞电池。

　　在这里的核心逻辑，可能还是做电池涵盖了太多的环节，包括从原材料的采矿和提纯，材料的量产，电芯开发，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。

　　▲图3.BMW的电池研究

　　在这里一个有意思的地方，是BMW也知道目前中国法规要求热失控传播实验在五分钟内要起到作用，未来可能要扩展到40分钟。

　　▲图4.国内的同行在安全会议要求往24小时起步，

　　甚至是对完全整包起火开始提议了

　　2）BMW电芯开发路线图

　　BMW的电芯技术路线图，主要分解为高性能电池（性能提升）和低成本电池（成本降低），而电池的最终演化路径还是往固态电池方向走的。

　　在下面这张图5里面，BMW把LFP电池的能量密度画得比较低。我的理解是，BMW推行小尺寸规格的电芯，想要做高能量密度电芯是比较困难的。

　　●低成本电池：

　　在现有的NCM和NCA三元的基础上，第一步推行无钴化，第二步无钴并且采取低镍策略，往富锂锰的方向走，也就是BMW认为镍可能都贵了。

　　●高性能电池：

　　提升性能方面采取富镍的技术路线，第一步采用氧化硅和石墨混的方案，第二步采用高掺硅的负极和Si-C化合物。

　　●LFP：

　　作为低成本入门车型的配置。

　　BMW在固态电池方面也投了不少钱，所以把电动汽车的出路是寄托在这个技术路线上的。

　　▲图5.BMW的电芯技术路径

　　我现在理解BMW从方壳扩展到大圆柱技术路线上，其实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，走圆柱的道路更容易走一些。

　　极片设计趋势：

　　主要包括增加压实密度（限制电芯功率）和优化涂布

　　电芯设计趋势：

　　●增加有效区间，充分提高JR在电芯空间利用率（主要方法需要从卷绕改为叠片，这个主要受限于成本）

　　●提升成组效率（风险为电芯膨胀力）， 减少铝箔、铜箔、隔膜的厚度（风险是安全）

　　●增加电芯的大小，提升电芯有效空间使用率（风险同样是安全）

　　▲图6.BMW往高能量密度的方向发展

　　固态电池讲了这么多年，核心的好处是带来更好的安全性和高能量密度的潜力，但是所有的车企都没办法对固态电池的做出估计，几乎所有的汽车企业和主流电池企业都在进行验证，但是目前其实没有确定性的数据。

　　▲图7.这个杀手锏到底是否有用，有赌的成分

　　Part 2电池原材料管理

　　整车企业里面，其实BMW对于保证锂资源的工作做得特别早，通过BMW I Ventures来做。在所有的汽车企业的风险投资里面，BMW是我学习的蓝本。

　　我个人觉得I Ventures做得还是不错的，需要持续学习。

　　▲图8.BMW的锂资源投资

　　图8几乎所有的汽车企业，对于长期资源的锁定都有了自己的想法，并且都在无稀土的电机上做了储备。

　　▲图9.确保核心资源的获取

　　小结：我觉得汽车企业做电池，有时候是一个必须和不得不做的事情，想太多而不是直接想办法去迭代，会错过很多的机会。来源：汽车电子设计