樊文光:大圆柱电池2026年铺开使用,2030年形成标配-电动汽车观察家

樊文光:大圆柱电池2026年铺开使用,2030年形成标配

“下一代电动车要彻底替代燃油车,必须在各项关键指标上至少与燃油车相当,在那之后降低经济成本和环保成本的权重就会越来越大,逐渐成为最关键的课题。大圆柱电池是目前为数不多能把这个逻辑跑通的方案。”

深圳市比克动力电池有限公司(以下简称“比克电池”)副总裁樊文光在4月2日,2023中国电动汽车百人会论坛,动力电池分论坛及专访中表示。

对于大圆柱电池大规模应用的节点,樊文光认为是在2026年,到2030年左右,会形成标配。

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比克能量密度280Wh/kg大圆柱明年量产

2024年,比克将推出代表性首代量产产品,能量密度会在280Wh/kg以上,同时支持4C的快充。

比克在大圆柱产品战略上主要有两条线,一条高性能线,主要在轻量化和化学体系持续优化,达到300Wh/kg以上,同时我们会在3年内,推出能量密度超过330Wh/kg的准固态产品。另一条相同平台的低成本系列,是满足经济型市场需求的产品线,结合圆柱电池兼容性好的优势,能提供性能远超传统磷酸铁锂但价格又相仿的产品。

大圆柱电芯安全性高。在樊文光看来,圆柱形是最好的压力容器,锂电池内部因为极片的膨胀和逐渐产气,形成高压力的内部环境而且压力还会逐渐升高,尤其越高能量密度这种问题会更凸显。因此,随着化学体系能量密度的逐渐提升,电芯的形态就会逐步的像圆柱形靠拢。

因为从结构力学上来看,圆柱体受力均匀,抗击外力能力强;表面圆顺,容易转动,更容易分解外部的剧烈冲击。

在樊文光看来,对任何的高能量体系,在任何的极端情况下,圆柱电池都能通过设计和实验验证,都保证电芯的侧壁不产生形变或者破坏,这样就能保证在整包层面上,整体上的安全完全可控的状态,保持一个0扩散的状态,使电动车不再与起火,爆炸这些词语挂钩。

同时,比克的大圆柱电池的快充能力也不错。樊文光介绍说,比克在2021年交付给客户的电池,已经达到10%-80%快充仅需12分钟,平均峰值的情况应该是4.25C,总共时间算下来是平均3.5C。

值得一提的是,比克的大圆柱在低温下也能快充,在零下20度的状态下也可以在15分钟之内把电池充到80%,这就证明比克大圆柱的快充水平已经达到了一个非常先进的程度。

樊文光也坦言,客户对快充需求越高,就要在能量密度上做更多妥协。“电池如果要设计到快充趋向,需要比如说把极片涂的很薄,里面要添加很多的不提供容量的添加剂,这些其实都是对能量密度的侵占。”

以比克2021年交付的一款电池举例,这个电池就是9分钟以内就可以从10%充到80%,但是能量密度是会从280Wh/kg降到260Wh/kg。

樊文光也表示,总体上他们都会保证在5到10分钟之内这个区间,能够补充三四百公里的续航,从而完全满足城市间长途旅行的需求。

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圆柱电池把尺寸做大不简单

从18650到21700的放大也经历了很多年时间。46系列大圆柱相比于传统的21700,在设计上有更多的飞跃。首先由于单体变大,而且有更高的快充快放性能,大圆柱电池的极柱侧普遍焊接面又大又平整的这种设计,便于在装包时方便车企采用各种各样的焊接方式。也可以避免在焊接时破坏这个密封圈。充分保证了大圆柱电池在使用时的适应性和易用性。

至于底部的封口设计,在开发的早期基本都采用类似传统圆柱的滚槽封口式设计,现如今也有不少厂家改用了焊接式的封口。樊文光表示,这两种方案各有优劣,对应的工艺路线会有较大不同,目前行业里还没有很确定的定论。此外关于注液方式,泄压方式的设计,也处于百家争鸣的状态。比如有些人会把注液孔设计在极柱测,有些的注液孔在底盖上,等等。

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圆柱电芯:六边形战士

虽然将圆柱电芯做大并不简单,但优异的性能表现,仍然让不少企业投入研发。目前至少有10家以上的全球动力电池头部企业以及车企,正在研发大圆柱动力电池。

因为圆柱电芯在能量密度,能效以及低温性能方面都有不错表现。能量密度方面,圆柱电池可以适应目前所有的化学体系,包括能量密度最高的半固态和全固态体系。高能量密度的电池也是节能减碳的重要实现途径。

能量效率方面,除了高能量密度电池有相对低的自重,大圆柱普遍用的全极耳技术带来的极低内阻,使得欧姆热和散热所需的能耗都大大降低,从而使相同装机电量下,圆柱电池可以提供更长的续航。

低温问题方面,大圆柱本身普遍使用的三元体系就不存在LFP电池的低温问题,再加上圆柱的低阻抗结构,以及比克原创的低温电解液技术,可以使圆柱电池在低温下依然能提供和常温相比不打折的续航。

在成本方面,樊文光坦承,大圆柱电池的结构件的确相对会贵一些,但是结构件占比小,而且是为了安全性买单。除了这两个之外,其它所有方面全部都是成本的优势,比如高效率、高良品率,高一致性带来的最低的加工成本,以及行业的规模化、标准化使得在车企端可以通过平台重用以及平台的升级迭代,都会带来巨大的潜在成本的节省。

樊文光介绍说,目前行业里的顶尖水平,已经可以达到300ppm的生产效率,也就是1分钟生产300支电芯,同时良率能达到90%以上,这样一条单线的年产能可达到10GWh以上,效率和成本非常优秀。

当然,业内普遍的水平也都在120ppm左右。不过,樊文光认为,哪怕是120ppm产能的话,单条的设备,一条产线它的产能都已经会达到5-6GWh,这个是在成本上和生产效率的提升上都是非常可观。

最后,谈到大圆柱未来的占比,樊文光依然坚持,2025年大圆柱在整个电动车这边会占一个30%的市场份额的观点。

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