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比克首发4680圆柱电池

发布时间:2021/4/8

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从左到右:比克电池副总裁李丹、首席科学家林建以及电芯研发负责人樊文光

 

特斯拉“电池日”发布了4680电芯,引发行业对这一规格圆柱电池的极大关注。国内也有电池企业再做这种电池,而且有望比特斯拉-松下组合更早量产。

 

3月19日,中国国际电池技术展览会(CIBF 2021)在深圳开幕。比克电池召开媒体沟通会,分享了大圆柱技术领域的最新进展及未来计划。

 

比克电池首席科学家林建表示,比克正与客户合作进行下一代圆柱电池——全极耳大圆柱电池的应用开发,4680电芯样品预计年内实现批量下线。

 

就整个行业来说,比克方面认为,大圆柱电池的行业批量生产预计将于2023年开始,最早会用在动力电池市场。

 

比克电池副总裁李丹透露,4系列(直径46mm电芯产品)目前主要是定制,也就是联合开发为主,明年年底做成量产型的标品,今年下半年就可以对非定制化的客户送样。

 

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大圆柱:与方形竞争下的产物

 

在46mm这个尺寸之前,直径18mm和21mm是圆柱电池中最流行的标准尺寸,在3C产品、小动力以及车用动力电池领域都有广泛使用。

 

此次,比克正式发布46mm的电池,大有打造成标准产品的意图。

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比克4680大圆柱

 

比克是简单的跟随特斯拉吗?

 

比克方面表示,其大圆柱的方案很早就开启,全极耳的方案也在特斯拉电池日之前就在和客户推广。

 

比克电池电芯研发负责人樊文光在回顾大圆柱的研发历程时称,早在2010年前后,比克就认识到圆柱的趋势肯定是单节尺寸越做越大,因为有很多显而易见的好处。“例如,单体能量增加,从而减少整包的电芯数量,进而拉低成本,再加上将全极耳技术搭载起来,功率、安全性会优于小圆柱,等等。

 

但是全极耳的方案是在2019年产生的。

 

比克电池首席科学家林建表示,因为意识到圆柱要跟方形竞争,不走全极耳路线是不可能的,方形续航长、寿命长,阻抗低,就是因为它是全极耳,所以圆柱想跟方形竞争,也得全极耳。

 

在林建看来,圆柱电池从功率密度、快充快放能力,都是可以跟方形相匹配的。从安全性来说,热失控时圆柱电池定向释放能量的能力是方形所不能比的。“与大方形相比,在能量密度、功率密度都差不多的情况下,圆柱的安全性是最大的优势。”林建说。

 

“在2019年下半年到2020年上半年,特斯拉电池出来之前,我们一直跟海外高端客户推广这一技术。我们以前做过(直径)26,32mm的,高度也是从70到140mm,我们都有尝试。当特斯拉公布了这个东西之后,客户对我们的认识又都深了一层。特斯拉把我们引向一个更可能流行的尺寸,就是46这个直径。特斯拉的加入,给这个技术做了很好的背书。”樊文光补充道。

 

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成组效率、安全、功率密度大幅提升

 

在谈到大圆柱优势的具体表现时,林建表示,首先,因为圆柱尺寸从小做到大,单体数目少了,所以实际空间利用率变大了。

 

其次,对BMS各方面的管控要求会少很多,成本也会下降。比如说原来18650是3Ah的,4680现在是25Ah,这就是8倍的差距,就意味着原来一个电池包可能需要8000颗的18650,现在只需要1000节的4680。

 

安全性方面,大圆柱比小圆柱也有提升。樊文光解释说,大圆柱一定是伴随着全极耳技术或者是特斯拉所谓的无极耳技术。这种结构还有一个热管理方面的优势,传统的单极耳最后的电流就会在单极耳上汇流出来,所以单极耳会有一个发热点,就是极耳的地方。但是全极耳或者无极耳电芯,在电池内部是没有集中发热点的,热都是在里面均匀分布的,这样对电池的整包会带来一个热管理方面的很大优势。

 

采用大圆柱电池之后对BMS、线路板的需求就会小很多,无形中成本都是大幅度下降的,再加上如果用CTP技术,成组的效率会进一步提高。

 

此外,快充性能也极大增强。采用全极耳的大圆柱之后,快充性能有进一步提升,在15分钟内,可将电池从0充至80%的电量。也就是说,一辆续航600公里的车,在充电站停10-15分钟,可以充400-500公里,已经可以媲美燃油车了。“在放电这一块,我们测试10C以上高倍率放电,电池的发热可以忽略不计。”樊文光说。

 

大圆柱带来的最为直观的效果就是功率密度的提升。据樊文光透露,4680功率密度的峰值可以达到1000W/kg以上。

 

樊文光表示,具体的数据需要装车以后做一些测试,但是大圆柱至少是不亚于软包电池和大方形电池,甚至可能会更好。

 

在谈及与特斯拉的技术路线的异同时,樊文光也表示,他们的技术路线和特斯拉还是有所不同,但是内部的逻辑是相通的。

 

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大圆柱直径46mm最优解

 

为什么是4680?

 

林建解释称,4680是经过计算之后的尺寸,是综合了能量密度、成本各方面算出来的最优结果。“在高度方向上,我们也会持续探索,未必是80,可能90、100mm,但是越往高做难度也越大。”

 

樊文光补充道,46mm相对于32mm来讲,并不会产生根本性的技术难度的跃升,都是在一代技术之内,当然这种大尺寸圆柱加全极耳技术,对设备精度的要求会有一个提升。46是不需要做迭代性推进的,深度有所提升,但是不需要额外的新的东西,是考虑制造效率、制造厂线的成本之后的最优解。

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比克电池3系列大圆柱产品

 

在樊文光看来,特斯拉提出4680以后,其他车厂会意识到电池供应商很可能大量布局46mm这个直径的产品,反过来其他车企的成本,也会因此有所降低。“同时我们自己这边也跟客户做这样的推广,毕竟采用同样的尺寸,开发和制造成本都会比较好控制,未来4680这个型号可能会成为下一代圆柱的主流,就像当年特斯拉提出的21700一样。”

 

对于电池企业来说,成本是必须要考虑的大事。李丹坦言,如果大圆柱的研发生产就比克一家,比克要去做开模都很难,特斯拉电池日之后这方面确实轻松了很多。但是由于比克做了很多前期准备工作,使得4680电池的推出走在了前面。

 

对于未来技术的进展,樊文光认为,4680以后,未来应该就没有模组了,几年以后,基本上就是CTP为主,所以电芯的尺寸要根据整车的底盘设计、热管理、模具配合来做,还要有一些成本上的考虑。


4

比克债务问题:时间换空间

 

在谈及比克的连环债务问题,比克对《电动汽车观察家》也有比较坦诚的回复。

 

李丹坦言,比克至今仍努力解决这一问题。不过,目前所有材料厂、设备厂还是跟比克保持友好的沟通,这是得益于过去多年以来,比克开放的合作态度。

 

李丹表示,比克董事长已经把整个身家、比克所有有形资产全部投到这个产业中来,因此比克的资产状况是公开的,并坦诚和合作伙伴沟通,目前已经取得了合作伙伴,包括股东方的谅解。“我们需要用时间换空间,伴随着业务的好转以及股东层面的融资,我们会把债务逐步清偿。跟我合作的大供应商方面,还是比较支持我们这种做法的。

 

在与车企合作踩雷后,比克在客户选择方面也更加谨慎,国外有实力的大厂成为他们的首选。

 

李丹表示,与国内车厂的合作,比克也吸取了一些教训,内部也做了深刻的反思。“我们认为某些中国本土品牌的车厂,无论是它的自身技术实力和品牌竞争力方面,有很大的差距,但同时,比克也看到了新能源不可逆的趋势,因此,比克会坚定不移走海外路线。”

 

“目前我们在手的客户是欧美的车厂,美国有一些是在供货,欧洲有客户也是有很好的沟通,有一些研发费在共同合作了,但是保密原因我们不能说。我们做了调整以后,相应的产品方面也做了更大尺寸,去切合客户的需求。我们做了很好的配合,也就诞生了3系列的产品,4系列的产品,未来两年是主力产品,会供在电动汽车上。”

 

此外,李丹表示,未来圆柱电池在动力电池领域的市场份额将有较大幅度提升,在2022、2023年,市场份额可能会在现在的基础上翻倍。