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圓的,，方的，扁的,，長的,，車用動力電池形狀差異巨大。 尺寸的種類更加繁多,。僅2017年,，中國國家推薦標(biāo)準(zhǔn)中的《電動汽車用動力蓄電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸》就多達(dá)145種。 與之相對應(yīng)的是,，歐洲的VDA標(biāo)準(zhǔn),，2012年左右出臺的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為10種，其中方形電池5種,、圓柱1種,、軟包電池4種。 這么多電池規(guī)格,，多年來各自發(fā)展,，到現(xiàn)在,，仍然還紛繁復(fù)雜。 不過,，熙熙攘攘之間,，仍然可見流向。 隨著電池產(chǎn)業(yè)和汽車產(chǎn)業(yè)的合作加深,，對于車用動力電池場景,、需求的把握，以及高標(biāo)準(zhǔn)電池制造工藝的引入,，動力電池在形態(tài)上,，出現(xiàn)了幾個明顯趨勢：
為什么有這些趨勢,？電芯會一直變大嗎,？ 《電動汽車觀察家》特地訪談了業(yè)內(nèi)十余位專家和企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人，試圖還原出動力電池單體規(guī)格的演進(jìn)歷程,，并嘗試總結(jié)其中規(guī)律,，幫我們預(yù)判未來電池規(guī)格進(jìn)化方向。（注： 本文中尺寸單位皆為mm,。） 一,、圓柱：消費類電池的直接應(yīng)用 電動汽車其實比燃油車更早被發(fā)明出來,，但是,，由于內(nèi)燃機(jī)的高速發(fā)展，電池驅(qū)動的車輛被拋在了歷史車輪之后,。不過,，車企從未放棄電動汽車,。上世紀(jì)90年代，標(biāo)致,、通用,、日產(chǎn)等企業(yè)還在不斷嘗試用電池驅(qū)動汽車。（具體內(nèi)容參見“車用動力電池簡史”） 到了21世紀(jì),，初步競爭有了結(jié)果,。能夠量產(chǎn)，并有一定影響力的只有日產(chǎn)和特斯拉,。而日產(chǎn)和特斯拉,，一開始都將圓柱電池作為首選形狀。 日產(chǎn)的電動汽車大家會想到聆風(fēng),。其實,，更早的日產(chǎn)電動汽車叫Prairie Joy EV，也用圓柱電池,，只是遠(yuǎn)沒有特斯拉量產(chǎn)的Roadster名氣大,。 就從特斯拉開始講起。 （1）圓柱——特斯拉的首選 特斯拉首款車——電動超跑Roadster,，在眾多電池中,，選中了穩(wěn)定性和成本最優(yōu)的18650電池。 1991年,，日本索尼公司發(fā)明了18650電池,。這是全球首個商用鋰離子電池。為了節(jié)省成本,，索尼將這種鋰離子電池型號定為18650,，其中18表示直徑為18，65表示長度為65,，0表示為圓柱形電池,。 圓柱電芯是電池領(lǐng)域最為古老的形狀，其工藝當(dāng)時最成熟,、成本也最低,。 這一型號電池的誕生，或許是偶然,，但是趕上3C,、小家電產(chǎn)品市場的爆發(fā)，該型號的流行則成為了必然,。該型號一經(jīng)面世,，就被日韓各大電池企業(yè)競相量產(chǎn)，成為消費電子領(lǐng)域最暢銷的電池型號之一。 特斯拉的創(chuàng)始人之一馬丁·艾伯哈德,，是一個跑車愛好者,，同時對于美國石油對中東的進(jìn)口依賴以及對于全球氣候變暖有著深刻的擔(dān)憂。這最終促使他與馬克·塔彭寧共同創(chuàng)立特斯拉,。 兩位創(chuàng)始人對電池并沒有自研和生產(chǎn)的能力,，唯一的選擇就是去市場上選取合適的電池。經(jīng)過神農(nóng)嘗百草般的試用,，選中了18650圓柱電芯,。 經(jīng)過仔細(xì)對比，當(dāng)時的特斯拉電池技術(shù)總監(jiān)Kurt Kelty認(rèn)為,，松下的18650電池在能量密度,、循環(huán)穩(wěn)定，以及批次重復(fù)性上有絕對優(yōu)勢,。但是松下方面則認(rèn)為,，筆記本電腦根本無法應(yīng)用在汽車領(lǐng)域，進(jìn)而拒絕了特斯拉,。 不死心的特斯拉將電芯拼成組,，拿去給松下看。松下方面雖然看到了可行性,，但是仍然認(rèn)為電池成組后,，安全隱患很大，再次拒絕特斯拉,。 直到特斯拉拿出了電池的冷卻方案,，松下才勉強答應(yīng)，但同時約法三章：1.特斯拉不能對外宣稱電池供貨商是松下,；2.出現(xiàn)問題概不負(fù)責(zé),。 2009年，松下押注的離子電視業(yè)務(wù)失敗,，損失了40億美元,。急于通過新業(yè)務(wù)將自身拉出泥潭的松下，堅定了與特斯拉的合作意愿,。 從這番拉扯可以看出,，松下方面，根本不認(rèn)為消費類電池真能夠用在車上,。好在特斯拉憑借強大的電池成組技術(shù),，基本做到安全和性能兼顧，從而一炮打響,。 隨著松下對特斯拉之間的合作越加深入,，雙方開始在電池設(shè)計層面和材料層面進(jìn)行改進(jìn),。 毫無疑問，從消費電池直接拿過來用的18650,，有太多改進(jìn)空間。一個簡單的邏輯就是將電池尺寸放大,，減輕成組的復(fù)雜程度,，提升能量密度，同時還要保證原有的良品率,。另外,，材料方面，負(fù)極材料改用含硅的硅碳復(fù)合材料,，以提升能量密度,。 由此，21700電池便隨之誕生,，相比18650更“胖”了許多,，個子也略高。
如果將18650比喻成“小學(xué)生”,，21700進(jìn)入到“中學(xué)生”階段,，體積、容量和能量密度都明顯提升,。 2016年一季度開始,，美國內(nèi)華達(dá)州建造超級工廠Gigafactory開始生產(chǎn)21700。 當(dāng)時松下為Model 3獨供這款電芯,。特斯拉Model 3通過采用這款電芯,，有效提高了能量密度和容量，減少了電芯數(shù)量和 PACK 附件,，輕量化升級從而帶動了整車成本和價格下降,。 松下最先為特斯拉提供的18650電池受限于體積和關(guān)鍵組件，容量普遍在2.2~3.6Ah之間,，而21700初代就能做到4.8Ah,，并向著5~5.3Ah的容量發(fā)展。相比于18650電池,，21700提高了約20%能量密度,，接近300Wh/kg。 而隨著特斯拉逐漸做大,，松下的產(chǎn)能和利潤都沒能跟上,，積怨已深的雙方，發(fā)生了齟齬,。2019年,，特斯拉和松下的口水戰(zhàn)成為輿論關(guān)注的焦點。 此時的特斯拉意識到，僅依靠第三方供應(yīng)商,，或許很難跟上他們的速度和成本要求,。出于對核心零部件的掌控和增加談判籌碼等方面的考慮，特斯拉自研電池的計劃加緊推進(jìn),。 沒想到的是,，特斯拉不僅堅決自研，而且很快扔出“王炸”級別的產(chǎn)品,。年20209月,，特斯拉在電池日上發(fā)布了4680圓柱電池，單顆電芯的容量相比21700提高5倍,。 圓柱電芯再次變“胖”,，個子還是只高了一點點。
4680 此時,，圓柱電芯進(jìn)入到“大學(xué)生”階段,，相比21700，4680的成本進(jìn)一步降低,，容量,、功率等再次大幅提升。 成本方面,，由于電池組所需電池數(shù)量減少,，金屬外殼占比減少，結(jié)構(gòu)件和焊接數(shù)量也顯著減少,，成本隨之下降,，相比21700電池降低14%。 在性能方面,，4680電池創(chuàng)新的采用了全極耳技術(shù)使電池電流通路變寬,，內(nèi)阻大幅減少，內(nèi)部損耗隨之降低,，進(jìn)而大幅提升了電池功率,，6倍于21700電池。 2月19日,，特斯拉通過官方社交平臺宣布,，今年1月份，其已生產(chǎn)出第100萬塊4680電池,。 之前特斯拉CEO馬斯克在電話會議上表示,，4680電池將在2022年第一季度率先用于Model Y車型。 除了特斯拉,，松下,、LG等企業(yè)都在研發(fā)生產(chǎn)這一型號電池,，以供應(yīng)全球第一大電動車企。 （2）中國圓柱采用跟隨戰(zhàn)略 并不是只有特斯拉在嘗試用圓柱電池來造電動汽車,。 1998年,，在特斯拉還沒有成立時，中國的老牌電池企業(yè)——天津力神,，已經(jīng)建成30萬支18650電池產(chǎn)能,。不過此時的產(chǎn)能，針對的還是手機(jī)等3C產(chǎn)品,。 在看到特斯拉應(yīng)用18650成功后,，中國企業(yè)也加快了18650的車用化,。2012年,，力神的18650電芯率先實現(xiàn)裝車銷售，搭載在江淮的iEV2,，只有100輛,；2014年，開始搭載在康迪上,；2015年又批量搭載江淮的iEV5上,。 在同一時期，中國的比克電池也開始摸索將18650電池應(yīng)用在車輛上,。2010年,，比克跟東風(fēng)合作，供應(yīng)電池為臺灣花博會會務(wù)車輛提供動力驅(qū)動,；同年,，這款電池與北汽福田合作，成為北京市新能源出租車示范車型,。2014年,，比克又將2.4Ah圓柱18650電池實現(xiàn)量產(chǎn)。 在中國大力推動新能源汽車背景下,，看到商機(jī)的韓國電池企業(yè)紛紛進(jìn)駐中國,，2015年三星SDI在天津，同樣選擇18650圓柱電池路線,，次年開始向江淮汽車供應(yīng),。 在特斯拉采用21700后，中國以力神電池為代表的企業(yè)也開始引入該型號,。2017年,，力神的21700率先量產(chǎn)，并搭載在一款純電動物流車上,。 在21700電池崛起的同時,，以國軒高科為代表的企業(yè)也開發(fā)出32131,、32135尺寸15Ah的磷酸鐵鋰圓柱電芯。目前國軒高科32mm直徑產(chǎn)品,，主要應(yīng)用在北汽,、江淮、奇瑞等小車上,。 再后來,，在特斯拉引領(lǐng)下，4680也引入中國,，億緯鋰能,、比克等企業(yè)都在追隨這一路線，試圖供應(yīng)給特斯拉或者其他大圓柱路線的車企,。 （3）圓柱電芯成組難度大 圓柱電芯運用最為出色的特斯拉,，其第一款量產(chǎn)的Roadster的模組，也是豐田汽車幫助設(shè)計的,。但是豐田自身選擇的方向卻是方形電池,，未選擇應(yīng)用圓柱電芯。由此可見,，當(dāng)時的小圓柱電芯并非車企首選,。 在中國，也僅江淮汽車算是圓柱電池的最忠實的用戶,。 一位CATL的前工程師宋先生告訴《電動汽車觀察家》,，理論上圓柱電芯應(yīng)該是成本最低的方案，但難在成組,，特斯拉當(dāng)時采用的是鋁絲鍵合工藝,，這種工藝在十多年前主要用于電子行業(yè)，當(dāng)時國內(nèi)并沒有汽車零部件企業(yè)能做,。 “當(dāng)時企業(yè)的思路就是沖壓一個鋁排或銅牌,，然后對應(yīng)電芯的極柱點，把母排對應(yīng)的點壓下去與電芯激光焊接,，但是這種設(shè)計很容易出現(xiàn)漏焊或脫落的情況,。”宋先生說道。 宋先生回憶說,，其實車企完全也可以讓供應(yīng)商想出辦法來解決,，例如用多層塑料框架將多個電芯頭尾串聯(lián)成一個長模組。但受制于當(dāng)時的歷史環(huán)境,，絕大部分設(shè)計都沒有充分利用當(dāng)時有限的包內(nèi)體積,，導(dǎo)致圓柱電池的優(yōu)勢完全沒有發(fā)揮出來。 宋先生認(rèn)為,，2015年前,，中國的車企對汽車電氣化和新能源汽車的反應(yīng)也相對遲鈍,，沒有正兒八經(jīng)的去研究、改進(jìn),。 在宋先生看來,，當(dāng)時車企高層將大部分精力放在了賺錢的合資車領(lǐng)域，對于新能源汽車這種政治任務(wù)主觀能動性都不強,。“在當(dāng)時量少的情況下,，供應(yīng)商也很難配合，開模成本很高,，早期完全不能攤銷出去,。” “2012~2014年,，新能源汽車沒有放量,，采用圓柱電池的電動汽車沒有做起來，僅僅有北汽,，江淮,，奇瑞等車企做了一點點嘗試性的采用圓柱電芯的樣車,。等到2016~2017年,，電動汽車開始上量時，因為政策和電芯廠商等多種原因,，電芯又被寧德時代和比亞迪壟斷了市場,。”宋先生說,。 此外,，宋先生認(rèn)為，圓柱電池在中國電動汽車高速發(fā)展期也沒發(fā)展起來,，還有一個原因,，即圓柱電池成組時，電池排布上會留下很多“死”空間,，體積利用效率較低,，不利于體積能量密度的提升。
即使現(xiàn)在,，中國市場圓柱電池占比提升,，也是由于特斯拉的應(yīng)用拉動；隨著特斯拉寧德時代磷酸鐵鋰方形電池的應(yīng)用于特斯拉,，圓柱電池的占比再次回落,。 二、方形：中國最主流的車用電池形狀 除了圓柱電池,，方形電池也很早進(jìn)入了汽車領(lǐng)域,。 最早在方形電池有所建樹的應(yīng)該是日本三洋電機(jī),。1995年，三洋電機(jī)上市了方形鋰離子二次電池,，外殼采用鋁合金工藝,，重量比鋼制外殼減輕了30%左右。由于重量輕,，這種電池不斷被手機(jī)等產(chǎn)品采用,。 2008年，松下收購三洋電機(jī),，獲得了方形電池的相關(guān)技術(shù),。可是值得注意的是,，松下并沒有向特斯拉輸出方形電池技術(shù),。 對此，一位電池企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人給出了他的看法：“圓柱電池工藝成熟,、標(biāo)準(zhǔn)化程度高,，方形電池的生產(chǎn)難度與此相比要高很多?！?/strong>不過,，該人士也指出，方形電池雖然制造難度大,，但成組比較簡單,，所以方形電池能夠成長為車用領(lǐng)域的一個重要方向。 （1）國外方形：從VDA到590模組 方形電池幾乎與圓柱電池同期進(jìn)入車用領(lǐng)域,，但是苦于沒有暢銷車型的支撐,，早期方形電池的海外進(jìn)展并不顯著。 2012年,，松下方形電池開始為大眾,、豐田和福特等企業(yè)采用，例如大眾e-golf,、e-up,、Golf GTE混動、Audi Q5和A6混動,，豐田的eQ,、Prius PHV1代，福特 Fusion2代等車型搭載,。
資料來源：知化汽車 松下最早的一款方形電芯,，是5Ah的電芯符合VDA HEV的尺寸，為120*85*12.5,。
松下方形電池 豐田的Clarity PHEV采用松下的方形電池,，也符合VDA PHEV2的尺寸,，用在插混車型上，電池尺寸也大了許多,。
三星SDI后期也掌握了方形電芯技術(shù),，例如配套的寶馬i3車型的電池尺寸，就符合VDA尺寸中的BEV2,，為173*45*125,。 三星方形動力電池的發(fā)展，對日本松下的替代過程也類似于消費類電池,，在中國以外的市場受認(rèn)可程度較高,。 當(dāng)然，方形電池的尺寸也是在從小不斷變大的,，主要是向厚度和長度上不斷延伸,。 在宋先生看來，歐洲整體電動化的思路是電池逐步做大的過程,，遵循48V,、HEV、PHEV再到BEV的發(fā)展路徑,。 在早期的發(fā)展中,，中國習(xí)慣了借鑒歐洲的標(biāo)準(zhǔn)，在2012年前后,，隨著歐洲VDA標(biāo)準(zhǔn)尺寸的推出,，中國的車企和電池企業(yè)開始借鑒這一標(biāo)準(zhǔn),。但是,，VDA最大的尺寸是BEV2，這個尺寸下最大容量的電池,，目前做到了120Ah,。 一位動力電池從業(yè)人士告訴《電動汽車觀察家》，方形電池中,，目前三星SDI還是按照VDA的尺寸在做,。中國方形電池的發(fā)展已經(jīng)突破了VDA尺寸的標(biāo)準(zhǔn),。這是因為,，到了2017~2018年,，120Ah的容量就已經(jīng)不能滿足中國車企的需求了,。 海外車企也在考慮采用純電平臺,，使電池突破VDA尺寸,。2017年左右,，大眾汽車開始考慮推出純電MEB平臺,，推出了590模組,，為電芯進(jìn)一步增大提供了條件,。將方形電芯做大,，也成為海外車企的方向。 （2）中國方形電池尺寸發(fā)展多樣化 中國方形電池的發(fā)展,，則是另一個故事,。比亞迪、寧德時代和力神等企業(yè)的發(fā)展路徑代表了中國方形電池的發(fā)展路徑,。 比亞迪是從電池起家,，然后開始制造汽車，其從電池設(shè)計開始就考慮電池與車輛的匹配,，與消費電池遷移至整車的路徑完全不同,。寧德時代的車用電池領(lǐng)域，很多人才就來自于比亞迪,，因此在技術(shù)方面有所繼承,。力神的方形電池，則是被海外系統(tǒng)商看中,，從軍品電池中遷移至汽車領(lǐng)域,。 a. 比亞迪，從方形電池“起家” 比亞迪是以電池起家的,。2003年,，比亞迪鎳鎘電池銷量一舉超過三洋電機(jī)，成為全球第一,。 比亞迪創(chuàng)始人王傳福的另一個目標(biāo)是制造電動汽車,。就在2003年，比亞迪一面登頂電池銷量冠軍,，一面跨行業(yè)收購西安秦川汽車有限責(zé)任公司,，成立了比亞迪汽車有限公司。據(jù)比亞迪早期員工介紹,，比亞迪汽車公司成立后,，就立即成立電動汽車相關(guān)部門。 根據(jù)公開資料介紹,，比亞迪在2002年就啟動了磷酸鐵鋰電池的研發(fā),、2003年展開三元電池的基礎(chǔ)研究、2005年首款磷酸鐵鋰動力電池上市,、2008年動力電池應(yīng)用在e6和F3DM雙模車上,。
資料來源：比亞迪 在電池方面，比亞迪一開始就針對汽車方向打造電池,，電芯尺寸超越同期其它電池企業(yè),，例如F3DM電芯尺寸是356*100*28。通過尺寸可以看到，比亞迪在2008年的PHEV電芯的尺寸（356*100*28）已經(jīng)超過后期VDA EV（173*115*45）的尺寸了,。
資料來源：比亞迪 對比海外市場,，2008年，比亞迪的電池已經(jīng)搭載到了自己的車輛上,，而日產(chǎn)汽車,、日本電氣（NEC）、日電東金（NEC Tokin）合資的動力電池公司AESC,，才剛剛成立,。
比亞迪F3DM的電池 從比亞迪動力電池的尺寸可以看出，其具體思路就是將電芯做長,。 b. 寧德時代：始于VDA,，突破VDA 與比亞迪不同的是，寧德時代的電芯主要沿著VDA尺寸來拓展,。 2010年,，寶馬開始與ATL接觸，當(dāng)時寶馬第一個項目要求的電池尺寸就是VDA EV2 173*115*45的尺寸,。當(dāng)然,，此時VDA電芯標(biāo)準(zhǔn)尚未出爐。 宋先生透露,，當(dāng)時項目是鈑金加方形電池,，是在燃油車平臺上直接改的，在車輛空隙里塞了3個包,，400多公斤的電池,，但是續(xù)駛里程非常低，磷酸鐵鋰電池的弱點暴露無遺,。 在2012年左右,，獨立出來的寧德時代為寶馬做第二個項目——寶馬X1，寶馬給出的電芯尺寸是173*92*21,，接近VDA PHEV1的尺寸,。 隨著國家政策開始向商用車傾斜，插混,、純電動的商用車越來越多。比亞迪的電動大巴車帶電量在150~300度電之間,。例如比亞迪K8采用的磷酸鐵鋰電池,，帶電量達(dá)到了270度電。 寧德時代電芯家族 宋先生回憶說,，如此高的電量,，刺激到宇通客車了。宇通便找到了寧德時代合作。不過,，寧德時代為宇通做的第一款車是HEV,，帶電量僅13度，采用的是鈑金架子將電芯架起來,。寧德時代為宇通客車搭載的電池173*45,，高度超過200，大致還是沿用VDA的尺寸,，但是已經(jīng)有所突破,。 c. 力神——方形電池的追隨者 同時期，另一家中國較早的鋰離子電池企業(yè)力神電池,，也嘗試將方形電池應(yīng)用在電動汽車上,。力神的方形電池是從早期的團(tuán)營電臺發(fā)展而來的。力神電池副總經(jīng)理鄒玉峰回憶稱,，當(dāng)時美國邁爾斯電動汽車公司發(fā)現(xiàn)了力神的這款電池,，希望能夠合作研發(fā)用在汽車領(lǐng)域。 2008年,，邁爾斯和力神開始接觸,，2009年成立合資公司。 “當(dāng)時團(tuán)營電臺的那個電池尺寸差不多是27*70,，用在車上變高了,，從60變成120，變成27*70*120,?！编u玉峰表示，“加高是基于底部設(shè)計,，空間還有余量,，為了充分利用加高到120?！?/strong> 雖然和邁爾斯的合作并沒有取得預(yù)期的效果,，但是力神將方形電池在中國的車輛上加以應(yīng)用。 （3）從做大電芯到優(yōu)化結(jié)構(gòu) 無論比亞迪,、寧德時代還是力神,，在新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中，都走上了電芯尺寸結(jié)構(gòu)優(yōu)化的道路上,。 在某電池企業(yè)的營銷負(fù)責(zé)人李先生看來,，在中國新能源汽車補貼對能量密度要求的壓力下，電池企業(yè)通過正常的化學(xué)材料體系發(fā)展,，NCM111—NCM523—NCM622—NCM811去迭代完全來不及,，最優(yōu)的方式就是優(yōu)化結(jié)構(gòu),。 例如，將電芯高度提升,，一般電池肩高是91,，模組高度在108左右，這10多毫米中很多是被浪費掉的,，在BEV上,，可以通過簡化控制板的方式留下更多空間，從91到95,，再到102,，這是國內(nèi)電芯演進(jìn)的一般方向。 另一個方向是將電池中的卷芯做大,，例如一個電芯中有2個卷芯,，后期將卷芯做大，做成只有一個卷芯,，這樣也能提升能量密度,。 其中一個代表例子，2019年,，寧德時代為廣汽AION.S配套的NCM811電池,，尺寸已經(jīng)做到79*148*103；VDA對應(yīng)的尺寸是26.5*148*91,，寧德時代在電芯的高度和厚度上都有所拓展,，尤其在厚度上，達(dá)到了業(yè)內(nèi)常說的3倍厚度,。 與此相對應(yīng)的是,，21年20時，三星SDI為寶馬配套的仍然是61.5Ah,，一倍厚的電芯,。 中國企業(yè)率先突破了VDA尺寸的束縛。 在這個思路的延展下,，2019年,，中國比亞迪推出了刀片電池、寧德時代推出了CTP結(jié)構(gòu),，都是電芯進(jìn)一步做大,、模組結(jié)構(gòu)不斷簡化的作品。 不過,，比亞迪和寧德時代有相似,，也有差異。 寧德時代有兩個發(fā)展方向,，一是是將電芯在厚度和高度上逐步提升，長度則是從VDA尺寸100+開始起步；二是拉長做薄,，例如為蔚來100度電做的電芯長度就達(dá)到250,。比亞迪的思路是堅持將電池做長做薄，起步就是300+,。 宋先生認(rèn)為,，比亞迪當(dāng)時能做出如此尺寸的電芯，應(yīng)該是得益于其縱向產(chǎn)業(yè)鏈的自主能力,，自主研發(fā)的設(shè)備能夠支持這種電芯的生產(chǎn),。而其精密制造的能力，又來源于手機(jī)代工業(yè)務(wù),。 寧德時代的生產(chǎn)設(shè)備主要依賴外購,，供應(yīng)商的設(shè)備能力以及寧德時代自身考慮舊設(shè)備的利用，也限制其將電芯一步到位做很大,。 踏上歷史節(jié)奏,，且勇于創(chuàng)新的比亞迪和寧德時代，通過不斷迭代的方形電池,，引領(lǐng)了整個行業(yè)的方向,。此時，中國的方形電池,，已經(jīng)走在了歐洲前面,。 三、軟包：做大不易 車載動力電池還有另一個方向,，就是軟包,。 軟包電池早在1990年就被索尼率先開發(fā)出來，1994年便開始了軟包電池研發(fā),，在1998年就已經(jīng)被應(yīng)用在了汽車之上,。但是將軟包電池發(fā)揚光大的仍然是韓國電池企業(yè)，其中杰出代表就是LG化學(xué),。 （1）LG化學(xué)——車用軟包電池鼻祖 LG化學(xué)在鋰離子電池領(lǐng)域也是后起之秀,，1995年開始鋰電池研發(fā)，2010年生產(chǎn)世界首批PHEV軟包電芯LMO/NCM111,，2011年生產(chǎn)BEV軟包電芯,。在電池的形狀上，LG化學(xué)也是圓形,、方形,、軟包三種形態(tài)都有。但是在汽車領(lǐng)域應(yīng)用方面,，LG化學(xué)選擇了軟包電芯,。 軟包電芯受制于鋁塑膜,，只能將電芯做得又寬又扁。 2010年LG化學(xué)研制成功首批PHEV軟包電芯,，在美國建設(shè)綜合制造中心,，2011年開始生產(chǎn)BEV軟包電芯。 LG化學(xué)在材料領(lǐng)域有著深厚底蘊,，其在鋁塑膜方面的積累頗為豐富,，或許也是其選擇軟包路徑的底氣所在。 LG方面的主流尺寸主要是159*11.3*290.5,、159*11.5*290.5和99.7*11.3*301等幾個尺寸,。不過，為了匹配大眾MEB平臺的590模組,，LG也做了拉長電芯,，最長一邊也接近550。 海外軟包電池的代表企業(yè)還有韓國SKI和日本的AESC,。 軟包的特點是尺寸相對靈活的,，但是做大不易。 在業(yè)內(nèi)人士李先生看來,，國際上能將軟包電池做好的企業(yè)鳳毛麟角,。軟包電芯受鋁塑膜所限，厚度上很難有所突破,，長度方面受生產(chǎn)工藝所限,，也有很大的瓶頸。 某車企相關(guān)負(fù)責(zé)人表示,，其考察發(fā)現(xiàn)軟包電芯長度做到500~600就已經(jīng)到極限了,，再長一些，生產(chǎn)工藝就算不過來賬了,，直通率就會大幅下降,。李先生表示，即使是LG,，軟包電芯的長度也只能做到600,。 （2）萬向為代表的中國軟包電池進(jìn)展緩慢 中國早期的軟包電池代表企業(yè)之一是萬向一二三。1999年萬向就開始研發(fā)生產(chǎn)針對車用的軟包動力電池,，但真正有所突破,，是在收購美國A123之后。2010年,，萬向的創(chuàng)始人魯冠球在上海世博會上初次接觸A123,，對其優(yōu)良的產(chǎn)品性能印象深刻。 要知道,，此時的萬向集團(tuán)進(jìn)入汽車零部件行業(yè)已經(jīng)有30多年,，進(jìn)入動力電池的研發(fā)領(lǐng)域也有10年之久,，前后投入了10億美元研發(fā)費用，其產(chǎn)品仍然遠(yuǎn)不如A123,。也因此,，魯冠球會經(jīng)常感嘆,，A123在當(dāng)時鋰電池和儲能核心技術(shù)才是世界領(lǐng)先水平,。 不過，專業(yè)如A123,，也會敗走麥城,。2012年，A123發(fā)生了大規(guī)模召回事件,，破產(chǎn)的A123被萬向接手,。隨后憑借A123磷酸鐵鋰軟包技術(shù)，萬向一二三在車用低壓48V領(lǐng)域占據(jù)了全球50%以上的份額,。 萬向在車用高壓方面,，路線是三元軟包。據(jù)一位接近萬向一二三的人士透露,，2010年左右,，萬向軟包電芯尺寸相對多元化，多是基于中國市場客戶定制電芯,，由于客戶油改電的底盤差異,，充分發(fā)揮了軟包電芯尺寸多樣化的優(yōu)勢，能夠快速適應(yīng)市場需求,。 后期萬向一二三將其48V低壓成為全球占比份額最大,，其48V電芯160*220的尺寸也逐漸成為主流，被沿用至中國很多純電車型,。 隨著2015年VDA355模組開始普及,，萬向的電芯長度也逐漸向其靠攏，尺寸大約在355*100,；2018年,，590模組流行，萬向也開發(fā)出適合590模組的電芯,，尺寸大約在590*100,。 該人士也坦言，電芯長度做到600以上,，良率和成本等就不能做到很好的平衡,，還需要在電芯設(shè)計、工藝和設(shè)備等方面持續(xù)進(jìn)行改進(jìn),。 李先生解釋說,，由于軟包電芯容量不容易做大,，所以用在車上就要通過并聯(lián)的方式，這樣就要多做出散熱和固定支架,，加之本身軟包電芯就沒有機(jī)械強度,，成組過程中的附件就會越來越多，軟包本身能量密度高的優(yōu)勢,，在成組過程中被抵消殆盡,。 孚能科技和捷威動力也是中國軟包電芯的代表企業(yè)之一。 不過,，早期在中國,，能夠完美解決軟包電芯生產(chǎn)工藝問題和成組難題的企業(yè)幾乎沒有，因此動力電池幾乎被方形電池壟斷,。 目前LG的軟包電芯主要配套GM,、Honda、Ford,、Daimler,、日產(chǎn)雷諾、Volvo等車企應(yīng)用較多,，國內(nèi)應(yīng)用軟包電池的企業(yè)寥寥無幾,。 在李先生看來，軟包電芯的最大優(yōu)勢是單電芯應(yīng)用,，應(yīng)用在手機(jī)或筆記本電腦上是最佳方案,，應(yīng)用在車上優(yōu)勢并不明顯。 短期來看,，軟包電池技術(shù)是被大部分中國車企忽視的技術(shù),，但是在未來固態(tài)電池領(lǐng)域，能否重獲生機(jī)值得期待,。 四,、車用電池單體會越來越大嗎？ 回顧整個動力電池發(fā)展歷程,，很容易得出一個結(jié)論,，就是隨著電池對車輛匹配程度的加深，電池的體積看似越做越大,。但是放在相對微觀的時間尺度來看,，車用電池技術(shù)仍然處于百花齊放的階段，很難說現(xiàn)在的主流技術(shù)未來也是主流,。 例如,，現(xiàn)在技術(shù)路線之一，電壓平臺躍進(jìn)式發(fā)展帶來的變化：電壓平臺由400V躍進(jìn)至800V；但車輛總電量進(jìn)程則是以每10度電作為一個臺階發(fā)展,，電量的增長沒能與電壓平臺的增長同步,。 這種不同步帶來的影響是，現(xiàn)階段800V平臺下,，電芯的串聯(lián)數(shù)在增長,，一定程度上擠壓了電芯體積增長的空間，因此,，在一定階段內(nèi)會出現(xiàn)電芯體積縮小的情況,。 以目前的技術(shù)水平看，乘用車三元體系下,，400V體系下,，蔚來100度電的車型做到285Ah電芯（250.3*66.72*112）或許是最大尺寸；800V體系下,，不做超過1000公里的超長續(xù)航車型，即按照單車最大150度電計算,，單體體積對應(yīng)最大的容量在200Ah左右,，對應(yīng)寧德時代的典型尺寸是54*174*201。 整體來看,，動力電池電芯尺寸的發(fā)展方向,，最終還是技術(shù)、成本控制和制造體系等各方面相互平衡的結(jié)果,，很難簡單說電芯的發(fā)展方向是越來越大或者越來越小,。 但可以肯定的是，隨著車企越來越了解電池,，以及電池企業(yè)越來越了解汽車,，通過不斷磨合和調(diào)整，未來會有更加適合車用的電芯尺寸誕生,。 本文來自微信公眾號：電動汽車觀察家（ID：evobserver）,，作者：王凌方 |
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