寶馬抓住了電動汽車的命脈

汽車電動化了,得電池者得天下:電池成本可能佔據汽車相當大部分,又決定了汽車主要性能。如果汽車企業還只是做一個簡單整合者,在這個蛋糕裡面,還能切到多大一塊?


在電動化上探索最早的豪華品牌寶馬集團,把電動汽車的命脈把握到自己手裡。這表現在,寶馬不僅掌握電芯技術和生產的know-how,而且上溯到了重點原材料,直接採購鈷和鋰。

“到2030年,我們將實現電芯的能量密度翻番,從而為我們的客戶提供兩倍的純電續航里程。”寶馬集團董事長齊普策,11月14日在寶馬集團慕尼黑全新電芯技術中心啟用儀式上如此宣告。

他有這樣的信心,因為該中心不僅研究電池,而且生產電池原型。

寶馬抓住了電動汽車的命脈

寶馬車聞名遐邇,說是造車專家不過分,說寶馬是電池專家,大家可能會有疑問。

不過,你應該聽過這個故事。如今風光無限的寧德時代,剛開始做動力電池時不知道怎麼做,寶馬則拿出了800頁動力電池需求說明。

整車的性能越高越好,但是受制於電芯能力。電芯能量密度很大程度決定了續航里程;峰值功率很大程度決定了最高時速;使用壽命決定了整車壽命;電芯是整車能量集中區域,安全性掛鉤整車安全;電芯在不同溫度下的表現,則決定了整車在極端氣候條件下的表現,比如在寒冷的條件下,是否還能充進去電,是否還能啟動……

只有對電芯有深入的瞭解,才能提得出詳細的、並且可實現的需求,從而確保整車性能。為此,寶馬在這個電芯中心投入2億歐元,目前擁有200名電池專家。

寶馬這個電芯技術中心剛剛啟用,但這絕不是他們研究電池的開端。寶馬對電池的研究和生產(非量產),至少有10年了。

他們的工作主要分成兩部分。首先是對電芯做分析研究,包括電芯幾大主材、電芯基本工藝和封裝模式。這讓他們應用最新材料更有把握。以811高鎳三元電芯為例,儘管這一電芯是行業熱點討論的話題,被認為是解決能量密度和降低成本的很好解決方案。但有把握首先將其付諸應用的是寶馬。2019年3月,寶馬X1插電式混合動力里程升級版上市,採用了811電芯。這是全球第一個量產811電池。

寶馬電芯技術中心負責人表示,2020年,很多車企和電池企業都將跟隨啟用811電池。

在此前工作的基礎上,寶馬全新電芯技術中心的實驗室,將繼續研究和分析,緊跟未來電芯發展趨勢。齊普策說,“我們可以確定在哪些情景下應該應用怎樣的材料或何種電池技術,從而在進一步推進電動化方面佔據有利地位。”

其次是電芯的原型生產和測試。對於不斷湧現的新電芯技術,寶馬集團的做法是自己做一下試試,從而確定是否可以大量生產。

寶馬抓住了電動汽車的命脈

在這個寶馬全新電芯技術中心,有一條完整的原型電芯生產測試線,並且兼容方形和軟包兩種封裝模式。

這個原型試製中心是認真的。比如,811電池對生產環境的溫度和溼度要求極高。產線上的工人有時必須穿著全身包裹的特殊制服,以避免人體干擾環境,而且兩個小時就得休息一次。

電芯原型的生產讓寶馬能夠全面分析和深入理解電芯的價值創造過程。有了對於電芯生產的相關知識,寶馬能夠具體調試電芯的化學成分、電池力學和電芯設計。未來,寶馬將能夠為電池供應商提供電芯的具體規格和技術數據。寶馬集團目前的電芯供應商三星和寧德時代,以後都將從這個技術中心,領取規格和技術要求。

寶馬抓住了電動汽車的命脈

相對燃油車,目前電動汽車續航里程仍然不夠長,同時成本還比較高。因此,寶馬的電芯研究最主要兩個課題:提升能量密度,降低成本。

寶馬抓住了電動汽車的命脈

寶馬沒有透露提升能量密度和降低成本的具體目標。只有齊普策提出的“到2030年,我們將實現電芯的能量密度翻番,從而為我們的客戶提供兩倍的純電續航里程。”

過去,寶馬採用的電池能量密度提升很快。以寶馬i3這款見證寶馬電芯應用全部歷史的車為例,它分別採用過60Ah,94Ah和120Ah的電芯,能量密度節節攀升。

齊普策所說的電芯能量密度翻番,是以現在新款i3的電池密度而言。根據新款寶馬i3在中國免購置稅目錄中的數據,新款寶馬i3動力電池系統能量密度達到152wh/kg。

如果2030年的目標達到,系統能量密度要接近300wh/kg,這意味著電芯能量密度要達到375wh/kg左右。

寶馬電芯技術中心的電芯燃料電池技術研發負責人Peter Lamp表示,2030年目標的實現,可能要用鋰金屬負極,電解質則可能是固態的,而方形和軟包比較適合做固態電池,圓柱則不太適合。

如前所述,寶馬的原型電池生產線也是方形硬殼和軟包兩種方式。

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Peter Lamp的這一表述,和其合作伙伴寧德時代的電芯能量密度路線圖基本一致。目前的高鎳三元+硅碳負極,還能將現有能量密度提升一些,但即將遇到天花板。350wh/kg以上的就要用固態電池,通過高壓正極+鋰金屬負極實現。而更高的能量密度訴求,可能需要鋰空氣電池來實現。

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寶馬啟用電芯技術中心,又具備原型生產能力,使得在場媒體都關切寶馬會不會自產電芯。

但是齊普策和技術中心的各負責人,都非常明確表達:目前都沒有自產電芯的打算。

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目前,在電芯方面,寶馬的主要供應商是三星和寧德時代兩家。此前,在中國的寶馬新能源汽車,都用的是寧德時代的電芯;中國之外的基本是三星。

2018年,寧德時代在德國圖林根州埃爾福特市建設了首個海外工廠。當時,寧德時代透露,未來幾年,寶馬將從寧德時代採購總計40億歐元的電芯。其中的15億歐元將來自寧德時代在德國新建的工廠。這也意味著寧德時代將供貨疆域拓展到了寶馬的歐洲市場。

“Local for Local(本地為本地)” 電芯技術中心負責人Andreas Raith如此表達寶馬選擇電芯供應商時的原則。

電芯之外,寶馬對於動力電池系統生產,則是掌握在自己手裡的。寶馬集團在德國丁格芬、美國斯帕坦堡和中國瀋陽,分別有三個電池系統工廠。

寶馬2017年在瀋陽打造了集電池研發、生產及測試於一體的動力電池中心,是在華開設電池中心的首個外資車企。這個電池中心,幫助華晨寶馬插電式混合動力BMW X1車型擁有在國內插電式混合動力車型中最長的電動行駛里程。另外,該動力電池中心生產的BMW全新第五代動力電池,將應用在2020年瀋陽生產的BMW iX3上,並銷往全球。

在中國掀起電動汽車全球推廣之勢以來,隨著動力電池對鈷、鎳等原材料需求的倍增,鈷、鎳礦的價格已經暴漲了幾輪。

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有長期規劃的車企和動力電池企業,都在核心礦產資源上做了佈局。其目的有兩個:首先保證供應安全;其次儘量降低成本。

寶馬集團的塑料、化學品、工藝材料採購負責人Peter Zisch,在Workshop上說,他直接到全球各個礦產地,去比較甄選供應商。

寶馬將從2020年起直接購買鈷和鋰材料。這將保證這兩種重要的電池原材料來源的透明性。此外,這些採購合同還將保障2025年及以後的供應——未來,鈷材料將直接採購自澳大利亞和摩洛哥的礦山,鋰等其他材料將從澳大利亞採購。

對於鈷材料,中國電池產業界習慣從剛果採購。但是寶馬集團認為,剛果的鈷礦開採不符合可持續發展的要求,包括童工的使用,對當地環境的破壞等等。寶馬也沒有放棄剛果,而是和巴斯夫、三星等一起,發起了跨產業可持續開採示範項目。Peter Zisch表示,如果剛果的鈷礦開採符合了寶馬的可持續要求,也可以把剛果的供應商納入採購。

電動汽車市場雖然快速增長,但動力電池材料路線還在不斷變化,寶馬的直接採購,如何保持彈性?Peter Zisch介紹說,寶馬會時常和供應商溝通需求。此外,除了A級供應商,寶馬也有備選供應商,極端條件下可以快速將供應量翻倍。

直接採購,寶馬看重的是安全和可持續,在成本方面,Peter Zisch說在剛果和摩洛哥採購並無大差別。

一般而言,車企並不會參與電池材料的採購,而是由電池企業直接採購。Peter Zisch表示,寶馬這樣的安排,和供應商是有過溝通的。

另外,寶馬一直在探索周全的電池回收解決方案,目標是廢舊電池回收率達到90%以上。

寶馬集團是豪華品牌中推動電動化最積極企業之一,未來也還希望扮演先驅角色。寶馬集團在全球提供12款電動汽車,計劃到2023年將向市場提供25款電動汽車,其中超一半將是純電動汽車。產銷量方面,計劃2025年15-25%為電氣化車型,2030年50%是電氣化車型。

在這一前提下,寶馬在電芯研究、原型生產、原材料採購等方面的佈局,用齊普策的話說,是“貫穿整個價值鏈”的策略。寶馬對電芯的技術、工藝和規格要求,相對電芯供應商有主動性,又掌握了核心原材料採購權,還參與動力電池回收——汽車電動化導致的價值鏈轉移,寶馬不會把利益讓與他人,而且將電動化競爭力的命脈掌握在了自己手裡。


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