2022年3月25日，第八屆中國電動汽車百人會論壇在線上正式召開，會期為3月25日-27日。圍繞“迎接新能源汽車市場化發(fā)展新階段”主題，開設(shè)14場會議，聚焦行業(yè)熱點，探索發(fā)展趨勢。

　　2022年3月27日，在高層論壇上，深圳市比克動力電池有限公司副總裁樊文光發(fā)表了演講，以下是演講摘要：

　　樊文光 深圳市比克動力電池有限公司副總裁

　　各位來賓，女士們，先生們，朋友們，大家好，

　　我是深圳市比克動力電池有限公司的樊文光，目前主要負(fù)責(zé)我司大圓柱動力電芯的開發(fā)工作，非常感謝百人會提供的這次機會以及各位的到來。今天想從一個動力電池制造商的角度，和各位分享一些與大圓柱電池相關(guān)的看法。

　　說到大圓柱電池，一個標(biāo)志性的事件就是2020年9月Tesla公司舉辦的電池日。在電池日上，Tesla發(fā)布下一代動力電池將使用直徑46mm，高度80mm的圓柱電池。在電池日的前夜我曾受邀參加一個媒體的訪談，來預(yù)測電池日上可能會發(fā)布的內(nèi)容。彼時我非常有幸的準(zhǔn)確預(yù)測到了大圓柱、全極耳、硅負(fù)極等話題。

　　為什么呢，因為比克作為一個深耕圓柱電池領(lǐng)域17年的企業(yè)，我們基于自己的分析、理解和判斷，早就認(rèn)為把圓柱電池尺寸做大會是中高端電動車電池方案的最優(yōu)解。這個路線在19年就已經(jīng)敲定，20年初就基本成形，并且正式對主要的OEM客戶推介，等到了20年9月的時候，這些概念已經(jīng)是呼之欲出。到如今大圓柱電池走入大眾視野已經(jīng)一年多的時間，我們又有了哪些新的見解呢?

　　今天我想以三個“大”來組織我的分享，也就是步子大、前景大、挑戰(zhàn)大 。首先是步子大，主要指的是各方面的性能的提升，為什么我們認(rèn)為大圓柱電池是未來5-10年內(nèi)中高端電動車的最優(yōu)解?現(xiàn)在動力電池市場是方殼(刀片)、軟包、圓柱三種形態(tài)三分天下的局面，我今天不去全面比較這三種形態(tài)孰優(yōu)孰劣，僅從大圓柱與市場需求的匹配度來闡述。

　　我們先來模仿馬斯洛需求理論給出一個對動力電池需求的金字塔，這里我們可以看到，安全性是金字塔的基石，是制約一切其他性能的前提，現(xiàn)在電動汽車起火爆炸的新聞總能獲得廣泛的關(guān)注。圓柱電芯是目前幾種主流形態(tài)中安全性最高的，因為第一它的單體是最小的，分散了風(fēng)險，第二，每個單體又由鋼殼或者鋁殼保護(hù)著，且每個單體都有獨立的泄壓裝置，第三是電池包內(nèi)的圓柱電芯普遍是以如圖所示的蜂窩狀排列，電芯之間留有空隙，電芯單體與外部之間也有著很大的熱交換面積，這樣只要我們可以保證在任何單體電芯發(fā)生熱失控時，不會蔓延到周圍的電芯產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，即可保證整包層面的熱安全。對此我們普遍的做法是通過結(jié)構(gòu)設(shè)計使電芯在高度方向定向泄壓，只要保證側(cè)壁方向無熔洞、撕裂等，熱失控產(chǎn)生的熱流就不會噴向相鄰電芯導(dǎo)致它們也產(chǎn)生失效。除了熱安全之外，圓柱電芯所有單體的殼體都可以提供一定的結(jié)構(gòu)剛性，又可以在受到外部沖擊時形成有效的緩沖，形變不易侵入電芯內(nèi)部，使得蜂窩狀排列的大圓柱電池成為CTP, CTC等技術(shù)路線的理想選擇。

　　目前新能源汽車的另一個痛點是續(xù)航里程，主要由電池包的能量密度和整車能量效率決定，而能量密度和電池的穩(wěn)定性或者安全性是呈反相關(guān)的關(guān)系，圓柱電芯的高安全上限使得它可以支持更高能量密度的化學(xué)體系，例如高鎳三元811正極、含硅負(fù)極等，給我們的探索提供了足夠的空間。事實上;圓柱電芯在化學(xué)體系上的使用一直是比較激進(jìn)的，例如比克早在2015年就率先量產(chǎn)了三元811+含硅負(fù)極的18650電芯，如今在量產(chǎn)的2170等傳統(tǒng)圓柱電芯普遍使用鎳含量88%或以上的三元正極，負(fù)極的硅復(fù)合物含量最高可達(dá)15%，在研發(fā)的大圓柱電池還會使用更加先進(jìn)的化學(xué)體系。但另一方面，這些體系在方形電芯或軟包電芯上的大規(guī)模應(yīng)用卻面臨著很大的挑戰(zhàn)。首先是很難將單體電池?zé)崾Э氐牧叶瓤刂圃谝粋€安全的程度，此外使用這些體系，還有極片膨脹、電芯內(nèi)部容易產(chǎn)生氣體的問題，方殼、軟包等平行極片結(jié)構(gòu)的電芯會隨著電池的使用而逐漸鼓脹，嚴(yán)重影響整包性能和安全性。但圓柱電芯因為結(jié)構(gòu)對稱，可以有效的束縛住卷芯在半徑方向的膨脹和內(nèi)部的氣壓，能保證整個生命周期不發(fā)生形變，這是我們在電池包的設(shè)計和使用時也十分關(guān)注的問題。

　　另外一個制約電動汽車滲透率，尤其是在寒冷氣候地區(qū)滲透率的因素，是低溫工況下的續(xù)航表現(xiàn)。在這一點上，大圓柱普遍使用的三元體系和全極耳帶來的低阻抗具有本質(zhì)上的優(yōu)勢。我們的大圓柱產(chǎn)品在零下30度能放出常溫下90%以上的電量。

　　關(guān)于使用壽命，現(xiàn)在人們最多想到的可能是循環(huán)次數(shù)3000次5000次這樣，但是現(xiàn)在越來越多被提到的概念是能量吞吐量和日歷壽命，他們的英文分別是Energy Throughput和Calendar Life。能量吞吐量指的是全生命周期內(nèi)，每次充放電循環(huán)完成的能量交換的總和，它不但衡量循環(huán)次數(shù)，也充分的考慮到電池本身的能量當(dāng)量。而日歷壽命更多體現(xiàn)的是電池在非使用狀態(tài)下，長時間存儲在各種環(huán)境中保持自身性能的能力。這兩個概念可以更加全面的表征電芯的使用壽命。而我們的三元電芯雖然循環(huán)次數(shù)相對較少，但是因為它自身的高能量密度，使得它在使用壽命上并不存在劣勢。

　　解決了上述問題后，在電動車和燃油車的使用體驗上，最后的差距就是快充性能，這里面又涉及一個路線的取舍，因為電池的能量密度和快充性能也是呈負(fù)相關(guān)的，極致的能量密度和較短的充電時間又是魚與熊掌的關(guān)系。我們的看法是，當(dāng)未來的充電可以像如今加油一樣快捷的時候，人們究竟還會不會執(zhí)著于比如說1000公里的續(xù)航里程。我們指的快充大多指電池從10%充到80%電量這一段的，這是電池的化學(xué)性質(zhì)決定的，在這個范圍之外并不適合快充，否則會顯著降低電池的壽命。得益于全極耳技術(shù) 先進(jìn)化學(xué)體系和電芯設(shè)計能力的加持，我們面向2024-2025年左右量產(chǎn)的大圓柱產(chǎn)品，快充到80%最長不超過20分鐘，最快的可以做到12分鐘以內(nèi)，十幾分鐘之內(nèi)就能充到四五百公里的續(xù)航，與現(xiàn)在的燃油車加油體驗已幾乎別無二致。這里需要特別提到最近一個非?；鸬母拍?，高壓快充技術(shù)，需要將很多支電芯串聯(lián)起來，以達(dá)到比如800V、1000V的高壓，這么多的電芯串聯(lián)起來，對電芯的一致性提出了極高的要求，否則就會產(chǎn)生木桶效應(yīng)，整串電芯的性能由其中最差的電芯決定。大圓柱電芯因為其單體電壓高、一致性好等優(yōu)勢，使其可以非常好的匹配高壓快充技術(shù)。

　　此外大圓柱電芯的具有的其他優(yōu)勢，例如便于熱管理，可以靈活利用異形空間，高度標(biāo)準(zhǔn)化的形態(tài)利于平臺化及迭代等等，在此就不多贅述。

　　這里我們介紹幾款比克的代表性大圓柱產(chǎn)品，來給各位帶來更直觀的認(rèn)識。首先是這款26105鋁殼電芯，目前正處在B樣階段，能量密度270Wh/kg，功率密度大于2000W/kg，配套的車型有700公里以上的續(xù)航，12分鐘之內(nèi)，可以快充500公里以上的續(xù)航，也可以在5分鐘之內(nèi)，充到280公里以上的續(xù)航，純快充循環(huán)壽命800次以上，2024年量產(chǎn)，屆時能量密度將達(dá)到285Wh/kg。這頁展示的是我們46家族的幾款代表產(chǎn)品，高度從80-120mm不等，能量密度從275Wh/kg到300Wh/kg，10-80%的快充，最快的15分鐘，最慢的20分鐘，還包括一些滿足特殊需求的定制化產(chǎn)品，例如快充的性能可做到9分鐘以內(nèi)(的產(chǎn)品)。

　　2021年，全球電動車銷量超過了700萬輛，據(jù)保守預(yù)測，到2025年，這個數(shù)字將突破2000萬輛，對應(yīng)的動力電池需求則超過1600GWh。據(jù)我們已收到的客戶需求結(jié)合行業(yè)信息判斷，大圓柱電芯會在這里面占至少30%以上的份額，也就是約480GWh，這已經(jīng)超過了21年全球(動力電池)的總需求量。目前電動車企客戶對大圓柱電池的布局大致分以下幾類，第一梯隊處在量產(chǎn)前夜，以Tesla公司為代表，預(yù)計于2023年正式裝車投放市場;第二梯隊處在實質(zhì)立項研發(fā)階段，預(yù)計于2025年前后量產(chǎn)裝車;第三梯隊處在收集信息、市場調(diào)研以及可行性評估階段。目前大部分新能源車企處在第二和第三梯隊，有很多大型新能源車企在未來5-10年，已經(jīng)敲定了經(jīng)濟型采用方殼或刀片磷酸鐵鋰電池，中高端采用三元+硅大圓柱電池的布局。

　　挑戰(zhàn)和機遇是一體兩面的，越大的挑戰(zhàn)里面就蘊藏著越大的機遇。在這里我先播放一小段視頻，來展示一下大圓柱的組裝過程，感謝各位觀看。在視頻中我們沒有展示前段的極片制片工序，因為除了集流體部分的處理，各家有各家的方式之外，與目前熟悉的流程并沒有什么不同。從表面上看，大圓柱電芯制造的各道工序，無論是相比于傳統(tǒng)的小圓柱電芯，還是其他形態(tài)的電芯，都變得更加簡潔、高效。但實際上幾乎對每道工序都提出了更高的技術(shù)要求，比較有代表性的就是焊接技術(shù)，在剛才的視頻中我們看到了很多次不同的焊接工序，包括電阻焊、激光焊、超聲焊等，甚至可以講，大圓柱電池就是隨著焊接技術(shù)的逐漸成熟而應(yīng)運而生的，焊接質(zhì)量的好壞直接決定了電芯的內(nèi)阻、自放電、密封性等性能，從而決定電池包的性能。完美的焊好幾百幾千支電芯不算什么挑戰(zhàn)，難的是成百上千萬上億支電芯，幾十億次的焊接，都要保證在一個很小的范圍內(nèi)波動，才能使我們的電芯一致性和可靠性達(dá)到車規(guī)級要求。其實目前可以做到這點的設(shè)備供應(yīng)商還非常少，類似的情況還存在于輥壓、分切、卷繞等工序的設(shè)備上。

　　圓柱電芯的尺寸越做越大，意味要卷繞更多圈的極片，而且要保證每圈極片都要平行而且對齊，這些因素從電極的配方原材料就要開始考慮，如何改善正負(fù)極材料本身的加工性，或者開發(fā)一些添加劑來輔助改善，就體現(xiàn)出了化工材料供應(yīng)商的水平。另外一個例子是隨著尺寸變大，由于充電造成的極片膨脹，外圈的極片會受到較大的張力。要解決這個問題，又對抑制硅負(fù)極的膨脹以及提高箔材和隔膜的抗拉性能提出了挑戰(zhàn)，這些都是對上游材料供應(yīng)商的挑戰(zhàn)和機遇。對電動車企的挑戰(zhàn)主要在于，尤其是此前相對缺乏圓柱電芯相關(guān)技術(shù)儲備的，要趟出一條全新的技術(shù)路線，包括電池管理，比如BMS要適應(yīng)三元加硅負(fù)極的一個化學(xué)特性，包括熱管理、安全設(shè)計等。

　　最后也是最重要的，對產(chǎn)業(yè)鏈上每一個企業(yè)尤其對我們動力電池制造企業(yè)的挑戰(zhàn)，是在目前雙碳戰(zhàn)略的大背景下，對我們的產(chǎn)能質(zhì)量提出了更高的要求，低碳甚至零碳的工廠已逐漸成為標(biāo)配，這要求我們使用大量回收材料，提高生產(chǎn)效率，使用清潔能源等。值得一提的是，圓柱電芯的高度標(biāo)準(zhǔn)化以及形態(tài)的對稱性，使得無論是梯次利用或電池回收都更加具有優(yōu)勢。

　　到這里各位可能注意到，我今天沒有很多提及成本方面的事情。因為我想把它結(jié)合在今天最后一個和各位分享的觀點中一起說明。電動車最終要對標(biāo)和取代的是燃油車，當(dāng)務(wù)之急是把使用體驗如續(xù)航、快充等與燃油車持平，甚至在如今駕乘體驗已經(jīng)可以超越燃油車以后，最終的破局之道，是在不斷提高可靠性的前提下，降低產(chǎn)品的成本和價格。大圓柱因為自身工藝簡單和高度標(biāo)準(zhǔn)化，以及在整包層面結(jié)構(gòu)件減少、成組簡單等，在整體成本上一定是有優(yōu)勢的，但要將這優(yōu)勢變現(xiàn)，需要我們產(chǎn)業(yè)鏈上每個環(huán)節(jié)共同發(fā)力，突破那個規(guī)?；墓拯c。大圓柱電芯是電動汽車滲透率的突破口，會與電動汽車產(chǎn)業(yè)相互成就，并同時廣泛運用到儲能等領(lǐng)域，最終將改變我們的生活方式，為人類社會的碳中和愿景貢獻(xiàn)己力，謝謝大家。