電動(dòng)汽車(chē)觀察家丨比克首發(fā)4680圓柱電池

從左到右：比克電池副總裁李丹、首席科學(xué)家林建以及電芯研發(fā)負(fù)責(zé)人樊文光

3月19日，中國(guó)國(guó)際電池技術(shù)展覽會(huì)（CIBF 2021）在深圳開(kāi)幕。比克電池召開(kāi)媒體溝通會(huì)，分享了大圓柱技術(shù)領(lǐng)域的最新進(jìn)展及未來(lái)計(jì)劃。

比克電池首席科學(xué)家林建表示，比克正與客戶合作進(jìn)行下一代圓柱電池——全極耳大圓柱電池的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，4680電芯樣品預(yù)計(jì)年內(nèi)實(shí)現(xiàn)批量下線。

就整個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)，比克方面認(rèn)為，大圓柱電池的行業(yè)批量生產(chǎn)預(yù)計(jì)將于2023年開(kāi)始，最早會(huì)用在動(dòng)力電池市場(chǎng)。

比克電池副總裁李丹透露，4系列（直徑46mm電芯產(chǎn)品）目前主要是定制，也就是聯(lián)合開(kāi)發(fā)為主，明年年底做成量產(chǎn)型的標(biāo)品，今年下半年就可以對(duì)非定制化的客戶送樣。

大圓柱：與方形競(jìng)爭(zhēng)下的產(chǎn)物

在46mm這個(gè)尺寸之前，直徑18mm和21mm是圓柱電池中最流行的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，在3C產(chǎn)品、小動(dòng)力以及車(chē)用動(dòng)力電池領(lǐng)域都有廣泛使用。

此次，比克正式發(fā)布46mm的電池，大有打造成標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的意圖。

比克4680大圓柱

比克是簡(jiǎn)單的跟隨特斯拉嗎？

比克方面表示，其大圓柱的方案很早就開(kāi)啟，全極耳的方案也在特斯拉電池日之前就在和客戶推廣。

比克電池電芯研發(fā)負(fù)責(zé)人樊文光在回顧大圓柱的研發(fā)歷程時(shí)稱，早在2010年前后，比克就認(rèn)識(shí)到圓柱的趨勢(shì)肯定是單節(jié)尺寸越做越大，因?yàn)橛泻芏囡@而易見(jiàn)的好處?！袄纾瑔误w能量增加，從而減少整包的電芯數(shù)量，進(jìn)而拉低成本，再加上將全極耳技術(shù)搭載起來(lái)，功率、安全性會(huì)優(yōu)于小圓柱，等等?！?/span>

但是全極耳的方案是在2019年產(chǎn)生的。

比克電池首席科學(xué)家林建表示，因?yàn)橐庾R(shí)到圓柱要跟方形競(jìng)爭(zhēng)，不走全極耳路線是不可能的，方形續(xù)航長(zhǎng)、壽命長(zhǎng)，阻抗低，就是因?yàn)樗侨珮O耳，所以圓柱想跟方形競(jìng)爭(zhēng)，也得全極耳。

在林建看來(lái)，圓柱電池從功率密度、快充快放能力，都是可以跟方形相匹配的。從安全性來(lái)說(shuō)，熱失控時(shí)圓柱電池定向釋放能量的能力是方形所不能比的?！芭c大方形相比，在能量密度、功率密度都差不多的情況下，圓柱的安全性是最大的優(yōu)勢(shì)?！绷纸ㄕf(shuō)。

“在2019年下半年到2020年上半年，特斯拉電池出來(lái)之前，我們一直跟海外高端客戶推廣這一技術(shù)。我們以前做過(guò)（直徑）26，32mm的，高度也是從70到140mm，我們都有嘗試。當(dāng)特斯拉公布了這個(gè)東西之后，客戶對(duì)我們的認(rèn)識(shí)又都深了一層。特斯拉把我們引向一個(gè)更可能流行的尺寸，就是46這個(gè)直徑。特斯拉的加入，給這個(gè)技術(shù)做了很好的背書(shū)?！狈墓庋a(bǔ)充道。

成組效率、安全、功率密度大幅提升

在談到大圓柱優(yōu)勢(shì)的具體表現(xiàn)時(shí)，林建表示，首先，因?yàn)閳A柱尺寸從小做到大，單體數(shù)目少了，所以實(shí)際空間利用率變大了。

其次，對(duì)BMS各方面的管控要求會(huì)少很多，成本也會(huì)下降。比如說(shuō)原來(lái)18650是3Ah的，4680現(xiàn)在是25Ah，這就是8倍的差距，就意味著原來(lái)一個(gè)電池包可能需要8000顆的18650，現(xiàn)在只需要1000節(jié)的4680。

安全性方面，大圓柱比小圓柱也有提升。樊文光解釋說(shuō)，大圓柱一定是伴隨著全極耳技術(shù)或者是特斯拉所謂的無(wú)極耳技術(shù)。這種結(jié)構(gòu)還有一個(gè)熱管理方面的優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)的單極耳最后的電流就會(huì)在單極耳上匯流出來(lái)，所以單極耳會(huì)有一個(gè)發(fā)熱點(diǎn)，就是極耳的地方。但是全極耳或者無(wú)極耳電芯，在電池內(nèi)部是沒(méi)有集中發(fā)熱點(diǎn)的，熱都是在里面均勻分布的，這樣對(duì)電池的整包會(huì)帶來(lái)一個(gè)熱管理方面的很大優(yōu)勢(shì)。

采用大圓柱電池之后對(duì)BMS、線路板的需求就會(huì)小很多，無(wú)形中成本都是大幅度下降的，再加上如果用CTP技術(shù)，成組的效率會(huì)進(jìn)一步提高。

此外，快充性能也極大增強(qiáng)。采用全極耳的大圓柱之后，快充性能有進(jìn)一步提升，在15分鐘內(nèi)，可將電池從0充至80%的電量。也就是說(shuō)，一輛續(xù)航600公里的車(chē)，在充電站停10-15分鐘，可以充400-500公里，已經(jīng)可以媲美燃油車(chē)了?！霸诜烹娺@一塊，我們測(cè)試10C以上高倍率放電，電池的發(fā)熱可以忽略不計(jì)。”樊文光說(shuō)。

大圓柱帶來(lái)的最為直觀的效果就是功率密度的提升。據(jù)樊文光透露，4680功率的峰值可以達(dá)到1000W以上。

樊文光表示，具體的數(shù)據(jù)需要裝車(chē)以后做一些測(cè)試，但是大圓柱至少是不亞于軟包電池和大方形電池，甚至可能會(huì)更好。

在談及與特斯拉的技術(shù)路線的異同時(shí)，樊文光也表示，他們的技術(shù)路線和特斯拉還是有所不同，但是內(nèi)部的邏輯是相通的。

大圓柱直徑46mm最優(yōu)解

為什么是4680？

林建解釋稱，4680是經(jīng)過(guò)計(jì)算之后的尺寸，是綜合了能量密度、成本各方面算出來(lái)的最優(yōu)結(jié)果?！霸诟叨确较蛏?，我們也會(huì)持續(xù)探索，未必是80，可能90、100mm，但是越往高做難度也越大?！?/span>

樊文光補(bǔ)充道，46mm相對(duì)于32mm來(lái)講，并不會(huì)產(chǎn)生根本性的技術(shù)難度的躍升，都是在一代技術(shù)之內(nèi)，當(dāng)然這種大尺寸圓柱加全極耳技術(shù)，對(duì)設(shè)備精度的要求會(huì)有一個(gè)提升。46是不需要做迭代性推進(jìn)的，深度有所提升，但是不需要額外的新的東西，是考慮制造效率、制造廠線的成本之后的最優(yōu)解。

比克電池3系列大圓柱產(chǎn)品

在樊文光看來(lái)，特斯拉提出4680以后，其他車(chē)廠會(huì)意識(shí)到電池供應(yīng)商很可能大量布局46mm這個(gè)直徑的產(chǎn)品，反過(guò)來(lái)其他車(chē)企的成本，也會(huì)因此有所降低?！巴瑫r(shí)我們自己這邊也跟客戶做這樣的推廣，畢竟采用同樣的尺寸，開(kāi)發(fā)和制造成本都會(huì)比較好控制，未來(lái)4680這個(gè)型號(hào)可能會(huì)成為下一代圓柱的主流，就像當(dāng)年特斯拉提出的21700一樣?！?/span>

對(duì)于電池企業(yè)來(lái)說(shuō)，成本是必須要考慮的大事。李丹坦言，如果大圓柱的研發(fā)生產(chǎn)就比克一家，比克要去做開(kāi)模都很難，特斯拉電池日之后這方面確實(shí)輕松了很多。但是由于比克做了很多前期準(zhǔn)備工作，使得4680電池的推出走在了前面。

對(duì)于未來(lái)技術(shù)的進(jìn)展，樊文光認(rèn)為，4680以后，未來(lái)應(yīng)該就沒(méi)有模組了，幾年以后，基本上就是CTP為主，所以電芯的尺寸要根據(jù)整車(chē)的底盤(pán)設(shè)計(jì)、熱管理、模具配合來(lái)做，還要有一些成本上的考慮。

此外，李丹還表示，“目前我們?cè)谑值目蛻羰菤W美的車(chē)廠，美國(guó)有一些是在供貨，歐洲有客戶也是有很好的溝通，有一些研發(fā)費(fèi)在共同合作了，但是保密原因我們不能說(shuō)。我們做了調(diào)整以后，相應(yīng)的產(chǎn)品方面也做了更大尺寸，去切合客戶的需求。我們做了很好的配合，也就誕生了3系列的產(chǎn)品，4系列的產(chǎn)品，未來(lái)兩年是主力產(chǎn)品，會(huì)供在電動(dòng)汽車(chē)上?！?/span>

李丹認(rèn)為，未來(lái)，圓柱電池在動(dòng)力電池領(lǐng)域的市場(chǎng)份額將有較大幅度提升，在2022、2023年，市場(chǎng)份額可能會(huì)在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上翻倍。