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2021年10月26号，德国宝马集团举办了以动力电池及其原材料为主题的分析师和投资者交流活动，活动包含两个主题：《宝马集团动力电池技术》和《可持续原材料管理》。 近日来抽空整理了一下思路，今天来和大家分享一下。 纵观整个德国宝马集团的动力电池战略，感觉它希望向投资者表达以下几个重要信息：
 Part 1 - 宝马的动力电池技术 1）BMW动力电池技术介绍 据悉，宝马i4电动车的动力电池系统的成本以占到其整车总成本的40%。 其中，其动力电池系统成本的20%来自于电池模组以及相关系统，而在其电池电芯的价值链里，20%的成本是电芯生产，80%的成本是动力电池原材料。 众所周知，针对于普通消费者的驾驶感受来讲，一辆电动汽车的续航里程，充电时间，驱动功率，车辆价格等因素，是成为市场选择电动汽车的关键属性。由此而见，动力电池之于电动汽车的重要性，早已愈发显著。 ▲图1 BMW从安全、寿命、成本和能量密度四大方面评估动力电池 宝马集团对车载动力锂电池的研究，是自2008年和A123一起合作Active Hybrid开始。2012年，宝马集团就建立了动力电池研发项目；2017年，宝马组建的电池电芯研发部门的员工已超过300人；2020年，宝马开始布局动力电池电芯的试制生产。 而关于宝马和宁德时代的故事，相信大家都不陌生。宁德时代的高层曾坦言，“没有宝马集团的大力扶持，就不会有今天的宁德时代”。在宁德时代发展的两个关键阶段，背后都有宝马集团的鼎力支持。 而宝马集团本身，是目前欧洲唯一一家研发起步早，但却没有“深度”渗透动力电池电芯生产的德国整车企业。 ▲图2 宝马动力电池研究历程 当我们聚焦宝马集团在动力电池方面的研发成果可以发现，其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。除此之外，BMW在动力电池电芯试制方面也有所涉及，并以开始同其合作伙伴一起进行样件试生产量产准备（Prototype Cell Build & Pilot Production）。
宝马集团至此尚未官宣其有独立生产动力电池的打算，在这里的核心逻辑，可能还是因为宝马集团意识到，动力电池的生命周期涵盖了太大太广的投入环节，包括原材料的开采和提纯，附加材料的量产，电池电芯研发及量产，电池模组开发及量产，电池工厂的投产使用，动力电池的二次利用及分解，退役电池材料的回收利用等等等等。 分享内容里有一个有趣的地方，宝马早已获悉，目前中国相关的法律法规针对动力电池系统研发的要求为热失控传播实验在五分钟内要起到作用，而未来可能要扩展到40分钟。 2）宝马动力电池电芯技术开发路线图 纵观BMW的动力电池电芯技术路线图，目前可以主要分解为高性能电池（性能提升）和低成本电池（成本降低）两个分支，而其动力电池的最终演化路径还是固态电池方向。 在下面这张图5里我们可以看到，BMW将LFP（磷酸铁锂电池）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。 ▲图5 BMW的电芯技术路径 ●低成本电池：在现有的三元锂NCM（镍钴锰）和NCA（镍钴铝）的基础上，第一步推行无钴化，第二步在无钴的基础上进一步采取低镍策略，往富锂锰的方向走。 ●高性能电池：提升动力电池性能方面的技术战略是采取富镍的技术路线，第一步采用氧化硅和石墨的混合方案，第二步则采用高掺硅的负极和碳化硅化合物。 ●LFP 磷酸铁锂电池：仅作为低成本入门车型的配置。 ●固态电池：BMW在固态电池研发方面也投入很大，其还是希望可以把电动汽车的未来是寄托在这个尚未成熟的技术路线上。 按照我目前的理解，宝马从“方壳”扩展到“圆柱”的技术路线上，其实和特斯拉的想法是完全一致的，及如果动力电池想要往更高能量密度的方向走，“圆柱”电池的技术路线设计道路更容易实现。 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：1）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）2）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）3）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 而说到固态电池，其核心的好处是理论上拥有更好的安全性和高能量密度的潜力。但目前业内根本没有办法针对固态电池的未来做出评估，几乎全球所有的汽车企业和主流电池企业都在对这条技术路线做验证，但是到目前位置并没有很多确定性的数据。 ▲图7 这个杀手锏是否会成功，我们拭目以待 Part 2 - 电池原材料管理 纵观全球整车企业，通过宝马集团风险投资部门BMW i Ventures的介入，宝马集团对于“掌控”上游锂矿资源的布局起步是很早的，这个值得其他汽车企业的风险投资部门大力学习。 2021年10月6日，宝马公司宣布将向从事锂金属提取技术的初创公司Lilac Solutions Inc进行投资，目的是实现电动汽车电池高效生产，即确保电池所不可或缺的锂金属能够有良好的生产效率。宝马公司选择Lilac的主要原因，仍离不开宝马集团一直以来秉持的“可持续发展”观念。资料显示，Lilac Solutions成立于2016年1月，是一家美国锂矿提取技术研发公司，其主要致力于在锂矿开采过程中实现可持续性。
▲图8 BMW的锂资源投资
▲图9 确保核心资源的获取 至此我们不难看出，全球范围内几乎所有的整车企业，都对于动力电池生产所需的上游矿产资源的长期锁定，有了自己的考量，并且都选择在无稀土的电机上做技术储备。
小结 整车企业独立开发生产动力电池，或将在未来成为一个必须要做的决定。 犹豫不决，而不是想办法去迭代，就会错过很多的机会。这段时间，业内或最被低估的依然是特斯拉4680圆柱电池将会对全球汽车产业带来如何巨大的影响。 等到时机成熟，在大家仔细聊聊这个话题！ 特邀撰稿：朱玉龙 文章编辑：王晓峰 作者简介：资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师，在从事新能源汽车电子化工作，开设有公众号“汽车电子设计” ！ |
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