德國寶馬集團「動力電池戰(zhàn)略」解析

俊兒1966 2021-12-09

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2021年10月26號，德國寶馬集團舉辦了以動力電池及其原材料為主題的分析師和投資者交流活動，活動包含兩個主題：《寶馬集團動力電池技術(shù)》和《可持續(xù)原材料管理》。

近日來抽空整理了一下思路，今天來和大家分享一下。

縱觀整個德國寶馬集團的動力電池戰(zhàn)略，感覺它希望向投資者表達以下幾個重要信息：

BMW會選擇平衡高性能和低成本兩種動力電池戰(zhàn)略，其未來的發(fā)展將會是高鎳和固態(tài)的道路，相比于特斯拉選擇的LFP(磷酸鐵鋰電池)的策略，寶馬集團未來會選擇“高鎳”的打法。
BMW在動力電池原材料端的布局是很早的，其希望在供應(yīng)層各方面獲得更大的話語權(quán)。

Part 1 - 寶馬的動力電池技術(shù)

1）BMW動力電池技術(shù)介紹

據(jù)悉，寶馬i4電動車的動力電池系統(tǒng)的成本以占到其整車總成本的40%。

其中，其動力電池系統(tǒng)成本的20%來自于電池模組以及相關(guān)系統(tǒng)，而在其電池電芯的價值鏈里，20%的成本是電芯生產(chǎn)，80%的成本是動力電池原材料。

眾所周知，針對于普通消費者的駕駛感受來講，一輛電動汽車的續(xù)航里程，充電時間，驅(qū)動功率，車輛價格等因素，是成為市場選擇電動汽車的關(guān)鍵屬性。由此而見，動力電池之于電動汽車的重要性，早已愈發(fā)顯著。

▲圖1 BMW從安全、壽命、成本和能量密度四大方面評估動力電池

寶馬集團對車載動力鋰電池的研究，是自2008年和A123一起合作Active Hybrid開始。2012年，寶馬集團就建立了動力電池研發(fā)項目；2017年，寶馬組建的電池電芯研發(fā)部門的員工已超過300人；2020年，寶馬開始布局動力電池電芯的試制生產(chǎn)。

而關(guān)于寶馬和寧德時代的故事，相信大家都不陌生。寧德時代的高層曾坦言，“沒有寶馬集團的大力扶持，就不會有今天的寧德時代”。在寧德時代發(fā)展的兩個關(guān)鍵階段，背后都有寶馬集團的鼎力支持。

而寶馬集團本身，是目前歐洲唯一一家研發(fā)起步早，但卻沒有“深度”滲透動力電池電芯生產(chǎn)的德國整車企業(yè)。

▲圖2 寶馬動力電池研究歷程

當(dāng)我們聚焦寶馬集團在動力電池方面的研發(fā)成果可以發(fā)現(xiàn)，其LAB涵蓋的內(nèi)容包括：材料特性、化學(xué)體系開發(fā)、配方研發(fā)、性能和安全測試、失效分析等。除此之外，BMW在動力電池電芯試制方面也有所涉及，并以開始同其合作伙伴一起進行樣件試生產(chǎn)量產(chǎn)準(zhǔn)備（Prototype Cell Build & Pilot Production）。

▲圖3 寶馬動力電池研發(fā)分布圖

寶馬集團至此尚未官宣其有獨立生產(chǎn)動力電池的打算，在這里的核心邏輯，可能還是因為寶馬集團意識到，動力電池的生命周期涵蓋了太大太廣的投入環(huán)節(jié)，包括原材料的開采和提純，附加材料的量產(chǎn)，電池電芯研發(fā)及量產(chǎn)，電池模組開發(fā)及量產(chǎn)，電池工廠的投產(chǎn)使用，動力電池的二次利用及分解，退役電池材料的回收利用等等等等。

分享內(nèi)容里有一個有趣的地方，寶馬早已獲悉，目前中國相關(guān)的法律法規(guī)針對動力電池系統(tǒng)研發(fā)的要求為熱失控傳播實驗在五分鐘內(nèi)要起到作用，而未來可能要擴展到40分鐘。

2）寶馬動力電池電芯技術(shù)開發(fā)路線圖

縱觀BMW的動力電池電芯技術(shù)路線圖，目前可以主要分解為高性能電池（性能提升）和低成本電池（成本降低）兩個分支，而其動力電池的最終演化路徑還是固態(tài)電池方向。

在下面這張圖5里我們可以看到，BMW將LFP（磷酸鐵鋰電池）的能量密度畫得比較低。我的理解是，BMW推行小尺寸規(guī)格的電芯，想要做高能量密度電芯是比較困難的。

▲圖5 BMW的電芯技術(shù)路徑

●低成本電池：在現(xiàn)有的三元鋰NCM（鎳鈷錳）和NCA（鎳鈷鋁）的基礎(chǔ)上，第一步推行無鈷化，第二步在無鈷的基礎(chǔ)上進一步采取低鎳策略，往富鋰錳的方向走。

●高性能電池：提升動力電池性能方面的技術(shù)戰(zhàn)略是采取富鎳的技術(shù)路線，第一步采用氧化硅和石墨的混合方案，第二步則采用高摻硅的負極和碳化硅化合物。

●LFP 磷酸鐵鋰電池：僅作為低成本入門車型的配置。

●固態(tài)電池：BMW在固態(tài)電池研發(fā)方面也投入很大，其還是希望可以把電動汽車的未來是寄托在這個尚未成熟的技術(shù)路線上。

按照我目前的理解，寶馬從“方殼”擴展到“圓柱”的技術(shù)路線上，其實和特斯拉的想法是完全一致的，及如果動力電池想要往更高能量密度的方向走，“圓柱”電池的技術(shù)路線設(shè)計道路更容易實現(xiàn)。

極片設(shè)計趨勢：主要包括增加壓實密度（限制電芯功率）和優(yōu)化涂布

電芯設(shè)計趨勢：1）增加有效區(qū)間，充分提高JR在電芯空間利用率（主要方法需要從卷繞改為疊片，這個主要受限于成本）2）提升成組效率（風(fēng)險為電芯膨脹力），減少鋁箔、銅箔、隔膜的厚度（風(fēng)險是安全）3）增加電芯的大小，提升電芯有效空間使用率（風(fēng)險同樣是安全）

▲圖6 BMW往高能量密度的方向發(fā)展

而說到固態(tài)電池，其核心的好處是理論上擁有更好的安全性和高能量密度的潛力。但目前業(yè)內(nèi)根本沒有辦法針對固態(tài)電池的未來做出評估，幾乎全球所有的汽車企業(yè)和主流電池企業(yè)都在對這條技術(shù)路線做驗證，但是到目前位置并沒有很多確定性的數(shù)據(jù)。

▲圖7 這個殺手锏是否會成功，我們拭目以待

Part 2 - 電池原材料管理

縱觀全球整車企業(yè)，通過寶馬集團風(fēng)險投資部門BMW i Ventures的介入，寶馬集團對于“掌控”上游鋰礦資源的布局起步是很早的，這個值得其他汽車企業(yè)的風(fēng)險投資部門大力學(xué)習(xí)。

2021年10月6日，寶馬公司宣布將向從事鋰金屬提取技術(shù)的初創(chuàng)公司Lilac Solutions Inc進行投資，目的是實現(xiàn)電動汽車電池高效生產(chǎn)，即確保電池所不可或缺的鋰金屬能夠有良好的生產(chǎn)效率。寶馬公司選擇Lilac的主要原因，仍離不開寶馬集團一直以來秉持的“可持續(xù)發(fā)展”觀念。資料顯示，Lilac Solutions成立于2016年1月，是一家美國鋰礦提取技術(shù)研發(fā)公司，其主要致力于在鋰礦開采過程中實現(xiàn)可持續(xù)性。