即便是行業人士,大多數也未能充分認識到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“0”代表圓柱電池。我們笑稱它是“1號電池”,國外號稱“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、續航里程提高16%。與現有的鋰電池相比,其優勢在于成本更低、能量密度更大、充放電功率上限也更高。
不過,發布的當時投資者卻并不買賬。特斯拉電池日結束后,公司股價由漲轉跌,直到過了很久,才創了8000億美元市值新高。(當然,股價上漲是資產加速虛擬化的表現,是另外一個課題了。)
不過,國內有人很快就跟進了46800電池。這家企業就是江淮汽車。而且前不久,記者在江汽集團的思皓新能源處,獨家了解到一些內部信息,按照江淮技術負責人的說法,對46800電池“結束油車時代”有著十足的信心。
隨著刀片電池、無鈷電池,以及頗具顛覆性的固態電池的輪番上陣,不但讓電池制造商們,也讓車企迎來一次主動或被動的革命。那么,江淮新能源緣何對46800情有獨鐘,又是哪里來的如此信心呢?
路徑的正確性
其實,這個問題的實質是,特斯拉為什么要研發46800電池?根據第一性原理行事的馬斯克,不會無緣無故地開發一款看起來沒什么顛覆性、甚至會被脫口秀吐槽的產品。而且,業內很多人低估了46800電池的作用。所以,我們需要對46800電池的真正實力做個解讀。
此前,特斯拉便在電池領域暗示會有多個“重磅炸彈”,例如使用壽命可達百萬英里的電池、能使電芯能量密度大幅提升的干電極技術等等。46800電池是比較特殊的一個。
而46800電池被詬病的點也在于此,它并不具備“百萬英里”方面的功能。根據特斯拉此前的介紹,通過電化學體系的創新,其研發的電池可供車輛行駛百萬英里,電池的使用壽命則可以長達10年或以上。然而,電池日上馬斯克對此只字未提。
不過,有一點需要指出的是,46800電池的能量密度其實并沒有提高多少,根據計算,大致為283Wh/kg左右(電池重量能量密度=電池容量放電平臺電壓/重量,基本單位為Wh/kg)。考慮到其他的技術改進,46800電芯的總容量應能達到30Ah。而能量密度應能達到300Wh/kg。
業內有“攻城獅”分析,“選擇這個尺寸不太明白。通常認為圓柱電池直徑超過30mm,電芯內外溫差會很大,影響電池的安全性能。46800電芯目前做成三元很難過關,做成鐵鋰的相對要安全得多。國內國軒的32800、32145等都是鐵鋰的。這讓我們考慮,特斯拉的著重點是在降低電池系統的成本,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?這是值得業界深思的。
實際上,通過結構的改進、材料的變革和工藝的革新,這個4680電芯將發揮出巨大的能量。這也是江淮堅決跟進的原因。當然,目前除了江淮,國內似乎還沒有車企公開走這個路線的。比亞迪和寧德時代更是保持了沉默。
江淮的技術負責人對記者表示,“我們已經認識到它(46800)的優勢,有獨特的優勢,關于配方和細節的研發我們已經在開展,一年多了。我也可以告訴你,全球頂級的這些公司都在走這個路線,這些頂級的公司都認識到這個路徑的正確性,大概兩三年以后大家會知道。”
而根據外媒CleanTechnica報道,經過對電池、陰極和車架的重新設計,特斯拉的每千瓦時能夠承擔的成本預計將提高56%。換言之,就是成本能下降56%。這將改變“游戲規則”,并使新一代低成本電動汽車成為可能。“這一切都始于簡陋的電池。”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著。而特斯拉的供應商松下計劃在大阪工廠內為投資一條試驗生產線。預計將于2022年開始生產46800電池。不過,特斯拉對于2019年2月斥資2.18億美元收購Maxwell而掌握的核心技術干電極技術,還藏著掖著,不得而知。我們先不管這個,重點還是回到46800電池。
46800實力如何?
為什么江淮會跟進46800電池?這就說到,46800電池具不具備真正的顛覆燃油車時代的實力?
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,續航里程則提高16%。而這款大“1號電池”還有一個特性在于,它是“無極耳”電池,是“平”的。這么做,主要是為了消除傳統圓柱電池極耳的發熱,解決電池單體的散熱問題。
具體來說,就是46800的無極耳設計(或者說是全極耳設計),是通過激光技術將傳統電池凸起的極耳結構去掉,這樣,導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的距離,并降低內阻。此外,無極耳電極中的導電涂層與電池端蓋的有效接觸面積達到 100%,散熱能力極大提升。
而且,特斯拉46800電池的無極耳架構設計,對提高可制造性有著直接助益。某新能源主機廠熱管理工程師評論道:“相比于性能的提升,個人認為取消極耳的設計對于行業的變革是顛覆性的,對于電池熱管理來說,發熱的減少也意味著電池液冷系統的設計可能都不需要了。”
其實不是不需要,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接底盤、負極在上。電芯顛倒過來后的液冷板來到了電池組的頂部,更加利于恒溫。這是1月份海外媒體“劇透”的信息。
除了規格,還有材料的改進。特斯拉的46800電池使用了硅負極,換句話說,使用高彈性材料抑制硅膨脹。而重新進行硅負極設計,在硅表面用覆膜材料,通過涂層材料方式,1kWh成本只需要1美元,提升20%續航里程,成本下降5%。記者在《你的電池,“摻硅補鋰”了嗎?》對硅基負極做了介紹,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。通過使用更高鎳材料,能夠實現高能量密度、高續航,根據馬斯克的測算,46800采用鎳錳結構,可使電動汽車的續航里程提高16%,并最終實現15%的成本下降。
不過業內專家朱玉龍也曾表示,這方面的探索,做鋰電研發較早的中日韓是遇到很大的挑戰的,并不能一蹴而就。在特斯拉公布的三個方向上,更多的是從實驗室到中試階段,列舉的很多數據都是基于紙面。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,目前來說沒有底。
不過,我們依然欽佩特斯拉的勇氣。目前,很多傳統車企在新能源領域都面臨著哈佛教授克里斯坦森所講的“創新者的窘境”的局面。在他看來,“越是管理卓越的公司,在‘破壞性創新’時刻到來的時候,越難以擺脫困境。”所以,很多公司“蕭規曹隨”,不敢越雷池一步。
特斯拉的46800電池是一個典型例子,作為一種“破壞性技術”性質的技術創新,其技術產品是以往未曾有過的、完全新興的事物。而對于傳統車企而言,破壞性技術在一開始往往針對的是一個無法檢測的區域,它不能滿足傳統規模的增長需求和強大的制造能力,這對傳統車企的決策構成了挑戰。
結束油車時代?
目前在國內,江淮算是最先跟進46800電池的車企。江淮在研究15年后,轉向46800電池。從中可以判斷出,江淮認可特斯拉的前瞻性路線,認為這個方向是正確的。江淮這么投入46800電池的研發、應用,也在于,“看清了未來的趨勢”。
江淮技術負責人表示,“46800推出來以后,對我們行業的所有電芯是個推動。這個規格出來以后,它的體積、能量密度,以及它的工藝,這個組合只要重組以后,拿這個電芯就可以做續航600km的一個小車(A0級和A00級)。我今天告訴你,一個標準的A級車,這樣可以做到800~1000公里,你們說油車時代是不是要結束?”
當然,這是基于一種認知基礎,純電動汽車區別于傳統燃油車最大的地方就在于,電氣化的架構將帶來燃油車無法做到的智能化,從而帶給用戶更愉悅的體驗。而46800電池的變革會推動車企去更加靠近這種趨勢。
從產品量產角度來說,思皓新能源給出的A00級產品的方案是,“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。我們初步的規劃,兩年后可以變為現實。”這是一個非常不錯的數據哦。
我們知道,除了電芯,還有BMS和PACK方面的技術過硬,才能形成完整的體系。而這方面,2020年思皓新能源發布“蜂窩電池”電池技術,跟46800電池無疑是相當匹配的。
這位技術負責人介紹,相較于一般的動力鋰電池而言,“蜂窩電池充分借鑒了蜂巢結構的仿生設計,以外延包覆的UE技術進行單元化封裝,鋰電池包內所有電芯360包覆輕量化自流平導熱膠。”導熱膠能確保電池包內部的溫差≤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,不會波及到周邊,因此不會引起連鎖反應。這個技術如果疊加46800電池的能量提升,無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為期三年的聯合產品開發戰略協議。根據協議,CBAK能源科技將根據江淮汽車的技術要求,為動力電池和電池組提供定制化方案,雙方還將聯合開發46800型號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,現在叫做中比能源科技股份公司。2006年納斯達克上市,成為中國第一家在美國上市的鋰電池企業。
簽約后,江淮汽車和CBAK還將成立一個聯合研發團隊,設計、測試并增強其新產品在電動汽車領域的適應性。江淮表示,未來將優先在其生產的電動汽車使用雙方聯合開發的電池和電池組系統。換句話說,如果46800電池2022年量產,就會應用在思皓新能源的車上。
需要提醒的是,就像著名財經作家吳曉波所說的,“從技術到變現,是驚險的一躍,中間將燒掉多少的賬上現金和團隊熱情。”畢竟,企業的技術路線是否能取得良好的市場效果,是帶有很大的不確定性的。46800電池和現在的軟包、方殼相比,還出于邊緣地位。只是由于特斯拉的力推,我們預期在將來的五到十年之間,能看到更多的46800電池應用。
當然,能不能終結油車時代有很多因素。根據目前的業內共識,在2030年前,燃油、純電共存甚至燃油為主的境況還將延續。而新能源轉型的成敗,是汽車行業的一次突變,在更大的意義上意味著“推倒重來”。46800能不能成為未來五到十年動力電池的主流,現在還是未知數,需要做好心理準備。
責任編輯: 李穎