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特斯拉46800电池 终结燃油车时代?

2021 年 03 月 18 日 09 : 28 来源:每日汽车 编辑:崔成
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特斯拉便在电池领域暗示会有多个“重磅炸弹”,例如使用寿命可达百万英里的电池、能使电芯能量密度大幅提升的干电极技术等等。46800电池是比较特殊的一个。
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即便是行业人士,大多数也未能充分认识到46800电池的影响力。

46800锂电池,首先被特斯拉采用而声名鹊起。其命名,是按照电池直径46mm、高80mm,最后一个“0”代表圆柱电池。我们笑称它是“1号电池”,国外号称“饼干桶”。

特斯拉46800电池 终结燃油车时代?

由于去年9月22日特斯拉的电池日上,马斯克“狂推”46800,我们得知,这款自研电池能做到单体能量提高5倍、充放电功率提高6倍、续航里程提高16%。与现有的锂电池相比,其优势在于成本更低、能量密度更大、充放电功率上限也更高。

不过,发布的当时投资者却并不买账。特斯拉电池日结束后,公司股价由涨转跌,直到过了很久,才创了8000亿美元市值新高。(当然,股价上涨是资产加速虚拟化的表现,是另外一个课题了。)

不过,国内有人很快就跟进了46800电池。这家企业就是江淮汽车。而且前不久,记者在江汽集团的思皓新能源处,独家了解到一些内部信息,按照江淮技术负责人的说法,对46800电池“结束油车时代”有着十足的信心。

特斯拉46800电池 终结燃油车时代?

随着刀片电池、无钴电池,以及颇具颠覆性的固态电池的轮番上阵,不但让电池制造商们,也让车企迎来一次主动或被动的革命。那么,江淮新能源缘何对46800情有独钟,又是哪里来的如此信心呢?

路径的正确性

其实,这个问题的实质是,特斯拉为什么要研发46800电池?根据第一性原理行事的马斯克,不会无缘无故地开发一款看起来没什么颠覆性、甚至会被脱口秀吐槽的产品。而且,业内很多人低估了46800电池的作用。所以,我们需要对46800电池的真正实力做个解读。

此前,特斯拉便在电池领域暗示会有多个“重磅炸弹”,例如使用寿命可达百万英里的电池、能使电芯能量密度大幅提升的干电极技术等等。46800电池是比较特殊的一个。

而46800电池被诟病的点也在于此,它并不具备“百万英里”方面的功能。根据特斯拉此前的介绍,通过电化学体系的创新,其研发的电池可供车辆行驶百万英里,电池的使用寿命则可以长达10年或以上。然而,电池日上马斯克对此只字未提。

特斯拉46800电池 终结燃油车时代?

不过,有一点需要指出的是,46800电池的能量密度其实并没有提高多少,根据计算,大致为283Wh/kg左右(电池重量能量密度=电池容量×放电平台电压/重量,基本单位为Wh/kg)。考虑到其他的技术改进,46800电芯的总容量应能达到30Ah。而能量密度应能达到300Wh/kg。

业内有“攻城狮”分析,“选择这个尺寸不太明白。通常认为圆柱电池直径超过30mm,电芯内外温差会很大,影响电池的安全性能。46800电芯目前做成三元很难过关,做成铁锂的相对要安全得多。国内国轩的32800、32145等都是铁锂的。这让我们考虑,特斯拉的着重点是在降低电池系统的成本,而不是提升电池的性能。”

那么,特斯拉为什么要从21700改成46800电池?江淮为什么跟进?这是值得业界深思的。

实际上,通过结构的改进、材料的变革和工艺的革新,这个4680电芯将发挥出巨大的能量。这也是江淮坚决跟进的原因。当然,目前除了江淮,国内似乎还没有车企公开走这个路线的。比亚迪和宁德时代更是保持了沉默。

特斯拉46800电池 终结燃油车时代?

江淮的技术负责人对记者表示,“我们已经认识到它(46800)的优势,有独特的优势,关于配方和细节的研发我们已经在开展,一年多了。我也可以告诉你,全球顶级的这些公司都在走这个路线,这些顶级的公司都认识到这个路径的正确性,大概两三年以后大家会知道。”

而根据外媒CleanTechnica报道,经过对电池、阴极和车架的重新设计,特斯拉的每千瓦时能够承担的成本预计将提高56%。换言之,就是成本能下降56%。这将改变“游戏规则”,并使新一代低成本电动汽车成为可能。“这一切都始于简陋的电池。”嗷哟,这么看不起电池嘛。

目前,特斯拉的官方视频也显示,电池正在紧锣密鼓地生产着。而特斯拉的供应商松下计划在大阪工厂内为投资一条试验生产线。预计将于2022年开始生产46800电池。不过,特斯拉对于2019年2月斥资2.18亿美元收购Maxwell而掌握的核心技术干电极技术,还藏着掖着,不得而知。我们先不管这个,重点还是回到46800电池。

46800实力如何?

为什么江淮会跟进46800电池?这就说到,46800电池具不具备真正的颠覆燃油车时代的实力?

特斯拉46800电池 终结燃油车时代?

这款46800电池的专利是特斯拉于2019年11月提交的。得益于体积增大,该电芯的能量提高了5倍,续航里程则提高16%。而这款大“1号电池”还有一个特性在于,它是“无极耳”电池,是“平”的。这么做,主要是为了消除传统圆柱电池极耳的发热,解决电池单体的散热问题。

具体来说,就是46800的无极耳设计(或者说是全极耳设计),是通过激光技术将传统电池凸起的极耳结构去掉,这样,导电涂层直接与电池端盖接触,可以很大程度上缩短电流移动的距离,并降低内阻。此外,无极耳电极中的导电涂层与电池端盖的有效接触面积达到 100%,散热能力极大提升。

而且,特斯拉46800电池的无极耳架构设计,对提高可制造性有着直接助益。某新能源主机厂热管理工程师评论道:“相比于性能的提升,个人认为取消极耳的设计对于行业的变革是颠覆性的,对于电池热管理来说,发热的减少也意味着电池液冷系统的设计可能都不需要了。”

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其实不是不需要,而是由于取消极耳,不再需要遵循正极向上的原则,所以电芯成组后将是正极对接底盘、负极在上。电芯颠倒过来后的液冷板来到了电池组的顶部,更加利于恒温。这是1月份海外媒体“剧透”的信息。

除了规格,还有材料的改进。特斯拉的46800电池使用了硅负极,换句话说,使用高弹性材料抑制硅膨胀。而重新进行硅负极设计,在硅表面用覆膜材料,通过涂层材料方式,1kWh成本只需要1美元,提升20%续航里程,成本下降5%。记者在《你的电池,“掺硅补锂”了吗?》对硅基负极做了介绍,不再赘述。

而电池的正极材料方面,特斯拉采用的是高镍材料。通过使用更高镍材料,能够实现高能量密度、高续航,根据马斯克的测算,46800采用镍锰结构,可使电动汽车的续航里程提高16%,并最终实现15%的成本下降。

特斯拉46800电池 终结燃油车时代?

不过业内专家朱玉龙也曾表示,这方面的探索,做锂电研发较早的中日韩是遇到很大的挑战的,并不能一蹴而就。在特斯拉公布的三个方向上,更多的是从实验室到中试阶段,列举的很多数据都是基于纸面。电芯垂直整合需要大量的工作,特斯拉制造的4680电芯靠不靠谱,目前来说没有底。

不过,我们依然钦佩特斯拉的勇气。目前,很多传统车企在新能源领域都面临着哈佛教授克里斯坦森所讲的“创新者的窘境”的局面。在他看来,“越是管理卓越的公司,在‘破坏性创新’时刻到来的时候,越难以摆脱困境。”所以,很多公司“萧规曹随”,不敢越雷池一步。

特斯拉的46800电池是一个典型例子,作为一种“破坏性技术”性质的技术创新,其技术产品是以往未曾有过的、完全新兴的事物。而对于传统车企而言,破坏性技术在一开始往往针对的是一个无法检测的区域,它不能满足传统规模的增长需求和强大的制造能力,这对传统车企的决策构成了挑战。

结束油车时代?

目前在国内,江淮算是最先跟进46800电池的车企。江淮在研究15年后,转向46800电池。从中可以判断出,江淮认可特斯拉的前瞻性路线,认为这个方向是正确的。江淮这么投入46800电池的研发、应用,也在于,“看清了未来的趋势”。

特斯拉46800电池 终结燃油车时代?

江淮技术负责人表示,“46800推出来以后,对我们行业的所有电芯是个推动。这个规格出来以后,它的体积、能量密度,以及它的工艺,这个组合只要重组以后,拿这个电芯就可以做续航600km的一个小车(A0级和A00级)。我今天告诉你,一个标准的A级车,这样可以做到800~1000公里,你们说油车时代是不是要结束?”

当然,这是基于一种认知基础,纯电动汽车区别于传统燃油车最大的地方就在于,电气化的架构将带来燃油车无法做到的智能化,从而带给用户更愉悦的体验。而46800电池的变革会推动车企去更加靠近这种趋势。

从产品量产角度来说,思皓新能源给出的A00级产品的方案是,“46800的材料上面,磷酸铁锂能做到300公里;三元锂电池能做到500~600公里。我们初步的规划,两年后可以变为现实。”这是一个非常不错的数据哦。

我们知道,除了电芯,还有BMS和PACK方面的技术过硬,才能形成完整的体系。而这方面,2020年思皓新能源发布“蜂窝电池”电池技术,跟46800电池无疑是相当匹配的。

特斯拉46800电池 终结燃油车时代?

这位技术负责人介绍,相较于一般的动力锂电池而言,“蜂窝电池充分借鉴了蜂巢结构的仿生设计,以外延包覆的UE技术进行单元化封装,锂电池包内所有电芯360°包覆轻量化自流平导热胶。”导热胶能确保电池包内部的温差≤3℃,从而做到锂电池单体之间电隔离和热隔离。而且,假如有一颗电芯失效,不会波及到周边,因此不会引起连锁反应。这个技术如果叠加46800电池的能量提升,无疑是江淮的信心所在。

2021年2月1日,江淮汽车与CBAK能源科技签署了一项为期三年的联合产品开发战略协议。根据协议,CBAK能源科技将根据江淮汽车的技术要求,为动力电池和电池组提供定制化方案,双方还将联合开发46800型号圆柱形锂电池及电池组。

CBAK就是改名前的比克电池,成立于2001年8月,现在叫做中比能源科技股份公司。2006年纳斯达克上市,成为中国第一家在美国上市的锂电池企业。

签约后,江淮汽车和CBAK还将成立一个联合研发团队,设计、测试并增强其新产品在电动汽车领域的适应性。江淮表示,未来将优先在其生产的电动汽车使用双方联合开发的电池和电池组系统。换句话说,如果46800电池2022年量产,就会应用在思皓新能源的车上。

特斯拉46800电池 终结燃油车时代?

需要提醒的是,就像著名财经作家吴晓波所说的,“从技术到变现,是惊险的一跃,中间将烧掉多少的账上现金和团队热情。”毕竟,企业的技术路线是否能取得良好的市场效果,是带有很大的不确定性的。46800电池和现在的软包、方壳相比,还出于边缘地位。只是由于特斯拉的力推,我们预期在将来的五到十年之间,能看到更多的46800电池应用。

当然,能不能终结油车时代有很多因素。根据目前的业内共识,在2030年前,燃油、纯电共存甚至燃油为主的境况还将延续。而新能源转型的成败,是汽车行业的一次突变,在更大的意义上意味着“推倒重来”。46800能不能成为未来五到十年动力电池的主流,现在还是未知数,需要做好心理准备。

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