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深度丨详解长城电池黑科技:国产电动宝马MINI越来越近了?

王新宇
2020-05-19 · 19:09
[ 亿欧导读 ] 一篇信息量大到烧脑的深度文章告诉你,为何国产电动宝马MINI能否量产的关键不在于宝马,而在长城汽车的蜂巢能源。
纯电Mini,宝马,动力电池,长城汽车,蜂巢能源

作者:王新宇,图片来自“特定授权”

补贴退坡后,动力电池的“控钴”和“去钴”已经成为了电池行业的新风口?

无钴电池的概念早在20年前就曾被提起,但受制于时代技术背景,无钴电池技术至今未能实现落地。当下,电动车成本问题逐渐走向台前,国内新能源补贴政策的下滑越发的推动了电动车行业的“降本”。

一台电动车,仅电池成本就可以占据整车成本的30%-45%。在三元锂电池正极材料中,仅单一钴元素的成本便能占据整个电池成本的10%。因此,无论是对特斯拉还是宁德时代和比亚迪,如何“控钴”和“去钴”成为了电池行业迫切需要解决的问题。

这一次,长城汽车蜂巢能源,打算拿出怎样的黑科技呢?

蜂巢电池丨首席出行官

 两款无钴电池,一颗电动汽车“卫星” 

2020年5月18日晚,蜂巢能源选择线上直播的形式正式对外发布了两款基于无钴材料的电芯产品。厂家宣称,这种NMX的无钴材料具有高循环寿命、高安全性和高能量密度的核心优势。

这其中有三个关键点值得关注。

首先,钴元素在三元锂电池的作用在于可以稳定材料的层状结构,蜂巢无钴电池则采用了阳离子掺杂稳定氧八面晶体结构。将两种化学键能更强大的元素代替钴掺杂到材料中。通过强化学键稳定氧八面体结构,减少了锂镍混排,大幅度改善了材料的稳定性,并可以在4.3-4.35V电压下稳定工作,使能量密度提高。此外,这样的方式还可以提高材料上限电压,从而实现能量密度比磷酸铁锂提高40%。

其次,蜂巢能源的无钴电池还采用了单晶体技术,用以改善电池的安全性和寿命。相比多晶,单晶技术具有更强的颗粒强度和更加稳定的结构,耐压力强度比多晶可以提高10倍。据厂家称:采用这种稳定的晶体结构的电芯寿命,比多晶的高镍三元高出70%。

最后一点则是蜂巢能源在无钴材料的合成过程中采用了纳米网络化包覆技术,在单晶表面包覆一层纳米氧化物,可以减少正极材料跟电解液的副反应,该技术有效改善了高压下的材料循环性能。 

NMX无钴电池丨官方素材

正是基于上述三种技术的融合,蜂巢能源发布了两款全新的电芯产品。

第一款产品是基于590模组的电芯设计,容量为115Ah,电芯的能量密度为245Wh/kg。单从电芯能量密度上来看,与宁德时代NCM 811电池250-280Wh/kg对比来看,并不具备明显的优势。但从理论成本角度来说,无钴材料的应用可以降低电芯成本近10%。

此外,这款电芯将在2021年6月份推向市场,是基于通用化电芯尺寸设计基础上完成的。它能够搭载到目前大部分新的纯电平台上。得益于新技术的应用,这款电芯在整车端可以实现15年120万公里的质保。显然,这款电芯并非某一款车型的专属,而是意在整个新能源市场。通用化电芯尺寸也将“受众”扩大的所有新能源车企,这也将是蜂巢能源直指宁德时代的一柄利剑吧。

第二款是L6薄片无钴长电芯,容量226Ah,预计可以在2021年下半年实现量产。据悉,这款电芯正在与汽车企业合作开发,将采用矩阵式PACK设计,未来搭载该电芯的车型或将成为全球第一款可以实现880公里的续航里程的车型。另外还有消息称,L6薄片无钴长电芯也将会在长城的一款高端车型上搭载。

提升电池能量密度的关键:叠片技术+矩阵式PACK

早在去年11月,蜂巢能源便公布了叠片技术。与传统的卷绕式电芯相比,蜂巢能源的叠片技术明显拥有更高的空间利用率,进而有效提升电芯本身的能量密度。同时,据蜂巢能源表示,其目前已经掌握了高速叠片制造技术,未来可以实现每秒中装配8片电极的生产效率,而且可以实现600毫米以上长电芯的高速化生产。

叠片电池工艺丨官方素材

除了叠片技术外,矩阵式PACK形式也成为蜂巢能源提升电池包整体能量密度的重要一环。首先,电芯本身为偏平的长方体,可以很规则的进行排列。同时,在电池包内部又会形成多个矩阵模块,既可以保证更高的空间利用率,又可以相互关联且彼此独立。 

蜂巢电池发布会丨官方素材

相比较传统电池位于顶部的极耳来说,薄片电池的极耳设计在电芯的两侧。其优势之一在于PACK后的线束整理更为简洁且不会存在过多的空间浪费。另外一个优势则是改变传统电芯只能靠单一位面的冷却形式,这种薄片电芯可以通过上下双层冷却,实现对电池温度更精准的控制,相对传统的PACK,可以提高40%的冷却效果。

在电池安全方面,蜂巢能源的无钴电池产品已经通过了国标和欧标的安全性测试,在安全性能上优于三元电池。据介绍,以热稳定方面为例,蜂巢能源的无钴电芯能轻松通过150℃的热箱实验。

国产电动宝马MINI的第一块拼图?

从2012开始切入电芯开发,到2018年从长城汽车独立成为一家动力电池供应商,再到2020年正式发布无钴电池,蜂巢能源在电池行业里算是一家不折不扣的新势力,其野心也不可小觑。

一方面,一款基于通用化尺寸设计的电芯,代表了蜂巢能源已然将“视线”放到了整个电池供应链,而不再是长城汽车内部的供应商。更低的电池成本以及和三元电池相差不多的能量密度,更符合现阶段补贴不断下滑的国内新能源趋势。另一方面更重要的是,蜂巢能源的新无钴电池即将会成为长城汽车和宝马汽车,尤其是国产MINI的关键因素。

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相比较像上汽大众、广汽丰田这样的传统合资公司,长城与宝马合资的“光束汽车”是中国首个民营车企与跨国车企成立的合资汽车制造项目,也是股比开放政策推出后落地的首个合资汽车制造项目。这种全新的合作模式,意味着光束汽车的产品——国产电动MINI为股东双方“共同研发”。这一方面说明了双方的优势互补、话语权平等,另一方面也意味着长城汽车将拥有较高的技术和运营参与度。

用更直白的话术来说,想要光束汽车真正运转起来,需要长城拥有更深厚的技术硬实力。那么,蜂巢能源的无钴电池就成为了最重要的筹码之一。

而对于宝马来说,插混车型和未来的i系列新能源已经确定继续在华晨宝马的铁西工厂生产。加之与宁德时代的深度合作,无论是现款的插混,还是未来纯电的i系列都已经实现了不错的产品力,这点从5系PHEV的销量上便可以清楚的看到。

宝马5系PHEV丨首席出行官

但是,5系和X1的PHEV上搭载的高能量密度NCM811电池显然不利于降低MINI的售价。毕竟,宝马选择将电动版MINI国产,是为了让其突破中国市场每年3万多辆的销量。而实现这一切的关键,便是在拥有足够续航里程的前提下,拥有更低的售价。

显然,蜂巢能源的存在为纯电Mini的落地迈出了坚实的第一步,也为光束汽车项目带来了一丝曙光。至于最终的未来,或许在2023年产品正式落地后就会有结果了吧。

本文来源于亿欧,原创文章,作者:王新宇。转载或合作请点击转载说明,违规转载法律必究。

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