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新能源汽车前景广袤但痛点多多,大圆柱电池能否提供最优解?

2022-03-30 09:21
趣味科技
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随着全球电动车销量不断攀上新高,新能源汽车动力电池行业面临着怎样的机遇和挑战?针对安全、续航里程、低温续航充电效率等制约新能源汽车发展的诸多痛点,大圆柱电池能否提供最优解?随着特斯拉开启了大圆柱电池量产的序幕,整个行业格局又将迎来怎样的变化?

近日,备受业界瞩目的中国电动汽车百人会论坛(2022)在北京如期揭幕。在大会的“动力电池分论坛”环节,深圳市比克动力电池副总裁樊文光博士围绕大圆柱技术,就比克的行业观点和最新进展进行了分享。

新能源汽车的广袤市场前景

2021年,全球电动车销量超过了700万辆,保守预测2025年将突破2000万辆,对应的动力电池需求将超过1600GWh。樊文光博士透露:“根据我们已收到的客户需求结合行业信息判断,大圆柱电池会在动力电池需求中至少占据30%以上的份额,也就是约480GWh,这已经超过了2021年全球的总需求量。”

樊文光博士表示,目前电动车企客户对大圆柱电池的布局大致可以分为以下三个梯队:

第一梯队:量产前夜,预计于2023年正式装车投放市场;

第二梯队:实质立项研发,预计于2025年前后量产装车;

第三梯队:收集信息,市场调研,以及可行性评估。

“目前大部分新能源车企,都处在第二和第三梯队。很多大型新能源车企在未来5-10年,都敲定了经济型采用方壳/刀片磷酸铁锂电池、中高端采用三元+硅大圆柱电池的布局。”樊文光博士指出,“当电动汽车的使用体验已经和燃油车持平,甚至是在加速性能、车机系统和智能化等方面已经超过了燃油车,那么我们接下来更加应该关注的首先就是提高电动车的可靠性,彻底解决起火、爆炸等问题,并且在没有政策补贴的前提下把车价拉到和燃油车平齐。这样电动车才能真正完成自己的历史使命,那就是完全取代燃油车。”

大圆柱电池能否提供最优解

樊文光博士指出,电动汽车的对手,并不是其他的电动汽车,而动力电池的对手也不是其他的动力电池,而是燃油车。

“安全事故频发、续航里程不够、充电效率低、充电时间长、充电桩服务不够便捷……这些因素才是目前制约电动车取代燃油车最大的障碍和挑战。”樊文光博士表示,“不过这其中也蕴藏了机遇,那就是用圆柱电芯的高安全上限,来支持超高能量密度的化学体系,同时又支持超级快充技术。我们现在可以做到280Wh/Kg的大圆柱电池,仅需12分钟就可以充到80%的容量。当搭载这款电池的电动汽车问世以后,里程焦虑这个问题可能就迎刃而解了。”

2020年9月特斯拉公司的电池日上,特斯拉正式发布了下一代动力电池将使用直径46mm、高度80mm的大圆柱电池,这也成为了大圆柱电池领域一个极具标志性的事件。然而早在电池日之前,樊文光博士就在一场媒体访谈中准确预测到了大圆柱、全极耳、硅负极等话题。

“为什么我们能够做出准确的预测?因为作为一家深耕圆柱电池领域17年的企业,比克基于自己的分析、理解和判断,认为把圆柱电池尺寸做大,会是未来5-10年内中高端电动车电池方案的最优解。这个路线在2019年就已经敲定,2020年初基本成形,并且正式对主要的OEM客户推介。等到了2020年9月电池日的前夕,这些概念就已经呼之欲出。”樊文光博士表示。

动力电池需求金字塔解析

如今的动力电池市场,主要是方壳/刀片、软包、圆柱三分天下。为什么比克认为大圆柱电池是未来5-10年内中高端电动车的最优解?

为了更好地说明这个问题,樊文光博士借鉴马斯洛需求理论,认为动力电池同样也有一个需求金字塔,从下往上五个层次依次是安全性、性价比、续航、寿命、快充。

一、安全性:安全性是一切的基石,是制约一切其他性能的前提。而因为单体最小、单体独立保护、独立泄压装置以及蜂窝状排列的电池包结构,大圆柱电池是目前几种主流形态的动力电池中安全性最高的,是CTP、CTC等技术路线的理想选择。

二、性价比:因为自身工艺简单、高度标准化、在整包层面结构件减少、成组简单等因素,大圆柱电池在整体成本上具备一定优势。但是要将这些优势变现,需要整个产业链上的每个环节共同发力,携手突破规模化的拐点。

三、续航:续航里程是目前新能源汽车的一大痛点,主要由电池包的能量密度和整车能量效率决定。而能量密度和电池的稳定性或者安全性是呈反相关的。大圆柱电池的高安全上限使得其可以支持更高能量密度的化学体系,例如高镍三元811正极、含硅负极等,给未来的探索提供了足够空间。此外我国土地幅员辽阔,低温续航也对电动汽车的渗透率形成了制约,而大圆柱电池普遍使用的三元体系和全极耳,低阻抗有天生的性能优势。比克的大圆柱电芯在零下30度仍然能够放出90%的电量。

四、寿命:与我们常用的循环次数相比,Energy Throughput能量吞吐量和Calendar Life日历寿命这两个概念可以更加全面地表征电芯的使用寿命。其中能量吞吐量指的是全生命周期内,每次充放电循环,完成的能量交换的总和。它不但衡量循环次数,也考虑到电池本身的能量当量。而日历寿命更多体现的是电池在非使用状态下,长时间在各种环境中保持自身性能的能力。三元电芯虽然循环次数相对较少,但是因为高能量密度,能量吞吐量和日历寿命高,使得其在使用寿命上并不存在劣势。

五、快充:解决了上述问题后,在电动车和燃油车的使用体验上,最后的差距就是快充。得益于全极耳技术、先进化学体系和电芯设计能力的加持,比克面向24、25年左右量产的大圆柱电池产品,快充到80%最长不超过20分钟,最快的可以做到12分钟以内。十几分钟之内就能充到四五百公里的续航,与现在的燃油车加油体验已别无二致。另外目前在快充领域有一个非常火的高压快充技术,需要多支电芯串联,对电芯的一致性提出了极高要求。而大圆柱电池因为其单体电压高、一致性好等优势,可以非常好地匹配高压快充技术。

“大圆柱电池是电动汽车渗透率的突破口,会与电动汽车产业相互成就,并同时广泛运用到储能等领域。它将改变我们未来的生活方式,为人类社会的碳中和愿景贡献己力。”樊文光博士表示。

       原文标题 : 新能源汽车前景广袤但痛点多多,大圆柱电池能否提供最优解?

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