即便是行業(yè)人士,大多數(shù)也未能充分認(rèn)識(shí)到46800電池的影響力。
46800鋰電池,首先被特斯拉采用而聲名鵲起。其命名,是按照電池直徑46mm、高80mm,最后一個(gè)“0”代表圓柱電池。我們笑稱它是“1號(hào)電池”,國(guó)外號(hào)稱“餅干桶”。
由于去年9月22日特斯拉的電池日上,馬斯克“狂推”46800,我們得知,這款自研電池能做到單體能量提高5倍、充放電功率提高6倍、續(xù)航里程提高16%。與現(xiàn)有的鋰電池相比,其優(yōu)勢(shì)在于成本更低、能量密度更大、充放電功率上限也更高。
不過(guò),發(fā)布的當(dāng)時(shí)投資者卻并不買賬。特斯拉電池日結(jié)束后,公司股價(jià)由漲轉(zhuǎn)跌,直到過(guò)了很久,才創(chuàng)了8000億美元市值新高。(當(dāng)然,股價(jià)上漲是資產(chǎn)加速虛擬化的表現(xiàn),是另外一個(gè)課題了。)
不過(guò),國(guó)內(nèi)有人很快就跟進(jìn)了46800電池。這家企業(yè)就是江淮汽車。而且前不久,記者在江汽集團(tuán)的思皓新能源處,獨(dú)家了解到一些內(nèi)部信息,按照江淮技術(shù)負(fù)責(zé)人的說(shuō)法,對(duì)46800電池“結(jié)束油車時(shí)代”有著十足的信心。
隨著刀片電池、無(wú)鈷電池,以及頗具顛覆性的固態(tài)電池的輪番上陣,不但讓電池制造商們,也讓車企迎來(lái)一次主動(dòng)或被動(dòng)的革命。那么,江淮新能源緣何對(duì)46800情有獨(dú)鐘,又是哪里來(lái)的如此信心呢?
路徑的正確性
其實(shí),這個(gè)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是,特斯拉為什么要研發(fā)46800電池?根據(jù)第一性原理行事的馬斯克,不會(huì)無(wú)緣無(wú)故地開(kāi)發(fā)一款看起來(lái)沒(méi)什么顛覆性、甚至?xí)幻摽谛阃虏鄣漠a(chǎn)品。而且,業(yè)內(nèi)很多人低估了46800電池的作用。所以,我們需要對(duì)46800電池的真正實(shí)力做個(gè)解讀。
此前,特斯拉便在電池領(lǐng)域暗示會(huì)有多個(gè)“重磅炸彈”,例如使用壽命可達(dá)百萬(wàn)英里的電池、能使電芯能量密度大幅提升的干電極技術(shù)等等。46800電池是比較特殊的一個(gè)。
而46800電池被詬病的點(diǎn)也在于此,它并不具備“百萬(wàn)英里”方面的功能。根據(jù)特斯拉此前的介紹,通過(guò)電化學(xué)體系的創(chuàng)新,其研發(fā)的電池可供車輛行駛百萬(wàn)英里,電池的使用壽命則可以長(zhǎng)達(dá)10年或以上。然而,電池日上馬斯克對(duì)此只字未提。
不過(guò),有一點(diǎn)需要指出的是,46800電池的能量密度其實(shí)并沒(méi)有提高多少,根據(jù)計(jì)算,大致為283Wh/kg左右(電池重量能量密度=電池容量×放電平臺(tái)電壓/重量,基本單位為Wh/kg)�?紤]到其他的技術(shù)改進(jìn),46800電芯的總?cè)萘繎?yīng)能達(dá)到30Ah。而能量密度應(yīng)能達(dá)到300Wh/kg。
業(yè)內(nèi)有“攻城獅”分析,“選擇這個(gè)尺寸不太明白。通常認(rèn)為圓柱電池直徑超過(guò)30mm,電芯內(nèi)外溫差會(huì)很大,影響電池的安全性能。46800電芯目前做成三元很難過(guò)關(guān),做成鐵鋰的相對(duì)要安全得多。國(guó)內(nèi)國(guó)軒的32800、32145等都是鐵鋰的。這讓我們考慮,特斯拉的著重點(diǎn)是在降低電池系統(tǒng)的成本,而不是提升電池的性能。”
那么,特斯拉為什么要從21700改成46800電池?江淮為什么跟進(jìn)?這是值得業(yè)界深思的。
實(shí)際上,通過(guò)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、材料的變革和工藝的革新,這個(gè)4680電芯將發(fā)揮出巨大的能量。這也是江淮堅(jiān)決跟進(jìn)的原因。當(dāng)然,目前除了江淮,國(guó)內(nèi)似乎還沒(méi)有車企公開(kāi)走這個(gè)路線的。比亞迪和寧德時(shí)代更是保持了沉默。
江淮的技術(shù)負(fù)責(zé)人對(duì)記者表示,“我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到它(46800)的優(yōu)勢(shì),有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),關(guān)于配方和細(xì)節(jié)的研發(fā)我們已經(jīng)在開(kāi)展,一年多了。我也可以告訴你,全球頂級(jí)的這些公司都在走這個(gè)路線,這些頂級(jí)的公司都認(rèn)識(shí)到這個(gè)路徑的正確性,大概兩三年以后大家會(huì)知道。”
而根據(jù)外媒CleanTechnica報(bào)道,經(jīng)過(guò)對(duì)電池、陰極和車架的重新設(shè)計(jì),特斯拉的每千瓦時(shí)能夠承擔(dān)的成本預(yù)計(jì)將提高56%。換言之,就是成本能下降56%。這將改變“游戲規(guī)則”,并使新一代低成本電動(dòng)汽車成為可能。“這一切都始于簡(jiǎn)陋的電池。”嗷喲,這么看不起電池嘛。
目前,特斯拉的官方視頻也顯示,電池正在緊鑼密鼓地生產(chǎn)著。而特斯拉的供應(yīng)商松下計(jì)劃在大阪工廠內(nèi)為投資一條試驗(yàn)生產(chǎn)線。預(yù)計(jì)將于2022年開(kāi)始生產(chǎn)46800電池。不過(guò),特斯拉對(duì)于2019年2月斥資2.18億美元收購(gòu)Maxwell而掌握的核心技術(shù)干電極技術(shù),還藏著掖著,不得而知。我們先不管這個(gè),重點(diǎn)還是回到46800電池。
46800實(shí)力如何?
為什么江淮會(huì)跟進(jìn)46800電池?這就說(shuō)到,46800電池具不具備真正的顛覆燃油車時(shí)代的實(shí)力?
這款46800電池的專利是特斯拉于2019年11月提交的。得益于體積增大,該電芯的能量提高了5倍,續(xù)航里程則提高16%。而這款大“1號(hào)電池”還有一個(gè)特性在于,它是“無(wú)極耳”電池,是“平”的。這么做,主要是為了消除傳統(tǒng)圓柱電池極耳的發(fā)熱,解決電池單體的散熱問(wèn)題。
具體來(lái)說(shuō),就是46800的無(wú)極耳設(shè)計(jì)(或者說(shuō)是全極耳設(shè)計(jì)),是通過(guò)激光技術(shù)將傳統(tǒng)電池凸起的極耳結(jié)構(gòu)去掉,這樣,導(dǎo)電涂層直接與電池端蓋接觸,可以很大程度上縮短電流移動(dòng)的距離,并降低內(nèi)阻。此外,無(wú)極耳電極中的導(dǎo)電涂層與電池端蓋的有效接觸面積達(dá)到 100%,散熱能力極大提升。
而且,特斯拉46800電池的無(wú)極耳架構(gòu)設(shè)計(jì),對(duì)提高可制造性有著直接助益。某新能源主機(jī)廠熱管理工程師評(píng)論道:“相比于性能的提升,個(gè)人認(rèn)為取消極耳的設(shè)計(jì)對(duì)于行業(yè)的變革是顛覆性的,對(duì)于電池?zé)峁芾韥?lái)說(shuō),發(fā)熱的減少也意味著電池液冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可能都不需要了。”
其實(shí)不是不需要,而是由于取消極耳,不再需要遵循正極向上的原則,所以電芯成組后將是正極對(duì)接底盤、負(fù)極在上。電芯顛倒過(guò)來(lái)后的液冷板來(lái)到了電池組的頂部,更加利于恒溫。這是1月份海外媒體“劇透”的信息。
除了規(guī)格,還有材料的改進(jìn)。特斯拉的46800電池使用了硅負(fù)極,換句話說(shuō),使用高彈性材料抑制硅膨脹。而重新進(jìn)行硅負(fù)極設(shè)計(jì),在硅表面用覆膜材料,通過(guò)涂層材料方式,1kWh成本只需要1美元,提升20%續(xù)航里程,成本下降5%。記者在《你的電池,“摻硅補(bǔ)鋰”了嗎?》對(duì)硅基負(fù)極做了介紹,不再贅述。
而電池的正極材料方面,特斯拉采用的是高鎳材料。通過(guò)使用更高鎳材料,能夠?qū)崿F(xiàn)高能量密度、高續(xù)航,根據(jù)馬斯克的測(cè)算,46800采用鎳錳結(jié)構(gòu),可使電動(dòng)汽車的續(xù)航里程提高16%,并最終實(shí)現(xiàn)15%的成本下降。
不過(guò)業(yè)內(nèi)專家朱玉龍也曾表示,這方面的探索,做鋰電研發(fā)較早的中日韓是遇到很大的挑戰(zhàn)的,并不能一蹴而就。在特斯拉公布的三個(gè)方向上,更多的是從實(shí)驗(yàn)室到中試階段,列舉的很多數(shù)據(jù)都是基于紙面。電芯垂直整合需要大量的工作,特斯拉制造的4680電芯靠不靠譜,目前來(lái)說(shuō)沒(méi)有底。
不過(guò),我們依然欽佩特斯拉的勇氣。目前,很多傳統(tǒng)車企在新能源領(lǐng)域都面臨著哈佛教授克里斯坦森所講的“創(chuàng)新者的窘境”的局面。在他看來(lái),“越是管理卓越的公司,在‘破壞性創(chuàng)新’時(shí)刻到來(lái)的時(shí)候,越難以擺脫困境。”所以,很多公司“蕭規(guī)曹隨”,不敢越雷池一步。
特斯拉的46800電池是一個(gè)典型例子,作為一種“破壞性技術(shù)”性質(zhì)的技術(shù)創(chuàng)新,其技術(shù)產(chǎn)品是以往未曾有過(guò)的、完全新興的事物。而對(duì)于傳統(tǒng)車企而言,破壞性技術(shù)在一開(kāi)始往往針對(duì)的是一個(gè)無(wú)法檢測(cè)的區(qū)域,它不能滿足傳統(tǒng)規(guī)模的增長(zhǎng)需求和強(qiáng)大的制造能力,這對(duì)傳統(tǒng)車企的決策構(gòu)成了挑戰(zhàn)。
結(jié)束油車時(shí)代?
目前在國(guó)內(nèi),江淮算是最先跟進(jìn)46800電池的車企。江淮在研究15年后,轉(zhuǎn)向46800電池。從中可以判斷出,江淮認(rèn)可特斯拉的前瞻性路線,認(rèn)為這個(gè)方向是正確的。江淮這么投入46800電池的研發(fā)、應(yīng)用,也在于,“看清了未來(lái)的趨勢(shì)”。
江淮技術(shù)負(fù)責(zé)人表示,“46800推出來(lái)以后,對(duì)我們行業(yè)的所有電芯是個(gè)推動(dòng)。這個(gè)規(guī)格出來(lái)以后,它的體積、能量密度,以及它的工藝,這個(gè)組合只要重組以后,拿這個(gè)電芯就可以做續(xù)航600km的一個(gè)小車(A0級(jí)和A00級(jí))。我今天告訴你,一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的A級(jí)車,這樣可以做到800~1000公里,你們說(shuō)油車時(shí)代是不是要結(jié)束?”
當(dāng)然,這是基于一種認(rèn)知基礎(chǔ),純電動(dòng)汽車區(qū)別于傳統(tǒng)燃油車最大的地方就在于,電氣化的架構(gòu)將帶來(lái)燃油車無(wú)法做到的智能化,從而帶給用戶更愉悅的體驗(yàn)。而46800電池的變革會(huì)推動(dòng)車企去更加靠近這種趨勢(shì)。
從產(chǎn)品量產(chǎn)角度來(lái)說(shuō),思皓新能源給出的A00級(jí)產(chǎn)品的方案是,“46800的材料上面,磷酸鐵鋰能做到300公里;三元鋰電池能做到500~600公里。我們初步的規(guī)劃,兩年后可以變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。”這是一個(gè)非常不錯(cuò)的數(shù)據(jù)哦。
我們知道,除了電芯,還有BMS和PACK方面的技術(shù)過(guò)硬,才能形成完整的體系。而這方面,2020年思皓新能源發(fā)布“蜂窩電池”電池技術(shù),跟46800電池?zé)o疑是相當(dāng)匹配的。
這位技術(shù)負(fù)責(zé)人介紹,相較于一般的動(dòng)力鋰電池而言,“蜂窩電池充分借鑒了蜂巢結(jié)構(gòu)的仿生設(shè)計(jì),以外延包覆的UE技術(shù)進(jìn)行單元化封裝,鋰電池包內(nèi)所有電芯360°包覆輕量化自流平導(dǎo)熱膠。”導(dǎo)熱膠能確保電池包內(nèi)部的溫差≤3℃,從而做到鋰電池單體之間電隔離和熱隔離。而且,假如有一顆電芯失效,不會(huì)波及到周邊,因此不會(huì)引起連鎖反應(yīng)。這個(gè)技術(shù)如果疊加46800電池的能量提升,無(wú)疑是江淮的信心所在。
2021年2月1日,江淮汽車與CBAK能源科技簽署了一項(xiàng)為期三年的聯(lián)合產(chǎn)品開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略協(xié)議。根據(jù)協(xié)議,CBAK能源科技將根據(jù)江淮汽車的技術(shù)要求,為動(dòng)力電池和電池組提供定制化方案,雙方還將聯(lián)合開(kāi)發(fā)46800型號(hào)圓柱形鋰電池及電池組。
CBAK就是改名前的比克電池,成立于2001年8月,現(xiàn)在叫做中比能源科技股份公司。2006年納斯達(dá)克上市,成為中國(guó)第一家在美國(guó)上市的鋰電池企業(yè)。
簽約后,江淮汽車和CBAK還將成立一個(gè)聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì),設(shè)計(jì)、測(cè)試并增強(qiáng)其新產(chǎn)品在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的適應(yīng)性。江淮表示,未來(lái)將優(yōu)先在其生產(chǎn)的電動(dòng)汽車使用雙方聯(lián)合開(kāi)發(fā)的電池和電池組系統(tǒng)。換句話說(shuō),如果46800電池2022年量產(chǎn),就會(huì)應(yīng)用在思皓新能源的車上。
需要提醒的是,就像著名財(cái)經(jīng)作家吳曉波所說(shuō)的,“從技術(shù)到變現(xiàn),是驚險(xiǎn)的一躍,中間將燒掉多少的賬上現(xiàn)金和團(tuán)隊(duì)熱情。”畢竟,企業(yè)的技術(shù)路線是否能取得良好的市場(chǎng)效果,是帶有很大的不確定性的。46800電池和現(xiàn)在的軟包、方殼相比,還出于邊緣地位。只是由于特斯拉的力推,我們預(yù)期在將來(lái)的五到十年之間,能看到更多的46800電池應(yīng)用。
當(dāng)然,能不能終結(jié)油車時(shí)代有很多因素。根據(jù)目前的業(yè)內(nèi)共識(shí),在2030年前,燃油、純電共存甚至燃油為主的境況還將延續(xù)。而新能源轉(zhuǎn)型的成敗,是汽車行業(yè)的一次突變,在更大的意義上意味著“推倒重來(lái)”。46800能不能成為未來(lái)五到十年動(dòng)力電池的主流,現(xiàn)在還是未知數(shù),需要做好心理準(zhǔn)備。
(責(zé)任編輯:子蕊)
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