Part 1 - 宝马的动力电池技术

1）BMW动力电池技术介绍

据悉，宝马i4电动车的动力电池系统的成本以占到其整车总成本的40%。

其中，其动力电池系统成本的20%来自于电池模组以及相关系统，而在其电池电芯的价值链里，20%的成本是电芯生产，80%的成本是动力电池原材料。

众所周知，针对于普通消费者的驾驶感受来讲，一辆电动汽车的续航里程，充电时间，驱动功率，车辆价格等因素，是成为市场选择电动汽车的关键属性。由此而见，动力电池之于电动汽车的重要性，早已愈发显著。

宝马集团对车载动力锂电池的研究，是自2008年和A123一起合作Active Hybrid开始。2012年，宝马集团就建立了动力电池研发项目；2017年，宝马组建的电池电芯研发部门的员工已超过300人；2020年，宝马开始布局动力电池电芯的试制生产。

而关于宝马和宁德时代的故事，相信大家都不陌生。宁德时代的高层曾坦言，“没有宝马集团的大力扶持，就不会有今天的宁德时代”。在宁德时代发展的两个关键阶段，背后都有宝马集团的鼎力支持。

而宝马集团本身，是目前欧洲唯一一家研发起步早，但却没有“深度”渗透动力电池电芯生产的德国整车企业。

当我们聚焦宝马集团在动力电池方面的研发成果可以发现，其LAB涵盖的内容包括：材料特性、化学体系开发、配方研发、性能和安全测试、失效分析等。除此之外，BMW在动力电池电芯试制方面也有所涉及，并以开始同其合作伙伴一起进行样件试生产量产准备（Prototype Cell Build & Pilot Production）

宝马集团至此尚未官宣其有独立生产动力电池的打算，在这里的核心逻辑，可能还是因为宝马集团意识到，动力电池的生命周期涵盖了太大太广的投入环节，包括原材料的开采和提纯，附加材料的量产，电池电芯研发及量产，电池模组开发及量产，电池工厂的投产使用，动力电池的二次利用及分解，退役电池材料的回收利用等等等等。

分享内容里有一个有趣的地方，宝马早已获悉，目前中国相关的法律法规针对动力电池系统研发的要求为热失控传播实验在五分钟内要起到作用，而未来可能要扩展到40分钟。

2）宝马动力电池电芯技术开发路线图

纵观BMW的动力电池电芯技术路线图，目前可以主要分解为高性能电池（性能提升）和低成本电池（成本降低）两个分支，而其动力电池的最终演化路径还是固态电池方向。

在下面这张图5里我们可以看到，BMW将LFP（磷酸铁锂电池）的能量密度画得比较低。我的理解是，BMW推行小尺寸规格的电芯，想要做高能量密度电芯是比较困难的。

低成本电池：在现有的三元锂NCM（镍钴锰）和NCA（镍钴铝）的基础上，第一步推行无钴化，第二步在无钴的基础上进一步采取低镍策略，往富锂锰的方向走。

●高性能电池：提升动力电池性能方面的技术战略是采取富镍的技术路线，第一步采用氧化硅和石墨的混合方案，第二步则采用高掺硅的负极和碳化硅化合物。

●LFP 磷酸铁锂电池：仅作为低成本入门车型的配置。

●固态电池：BMW在固态电池研发方面也投入很大，其还是希望可以把电动汽车的未来是寄托在这个尚未成熟的技术路线上。

按照我目前的理解，宝马从“方壳”扩展到“圆柱”的技术路线上，其实和特斯拉的想法是完全一致的，及如果动力电池想要往更高能量密度的方向走，“圆柱”电池的技术路线设计道路更容易实现。

极片设计趋势：主要包括增加压实密度（限制电芯功率）和优化涂布

电芯设计趋势：1）增加有效区间，充分提高JR在电芯空间利用率（主要方法需要从卷绕改为叠片，这个主要受限于成本）2）提升成组效率（风险为电芯膨胀力）， 减少铝箔、铜箔、隔膜的厚度（风险是安全）3）增加电芯的大小，提升电芯有效空间使用率（风险同样是安全）