技术讨论｜BMW的46系列大圆柱电池选择

在最新的公开宣传中，宝马开始官方宣布自2025年开始在“NEUE KLASSE新世代”车型中使用46系大圆柱电芯，这是从前五代方壳电池中开始切换。从目前来看，重要的好处是：

◎ 成本目标降低50%

◎ 能量密度提升20%，续航里程提升30%

◎ 10-80%的充电时间减少30%

◎ 400V和800V可以切换和兼容

◎ 高镍材料使得钴减少50%，铜减少40%

◎ 圆柱电池的安全性，特别是单电芯失效的故障降级能力（CATL讲的NP4），目前和其他类型具备很大的优势

全新圆柱电芯具有46毫米的标准直径和两种不同的高度（95mm和120mm），已向宁德时代（CATL）和亿纬锂能（EVE Energy）两家合作企业提供超过百亿欧元的电芯生产需求合同，将分别在中国和欧洲各自建立两座电芯工厂，每座工厂的年产能将达20 GWh。宝马还在寻找北美自由贸易区的合作伙伴来再建两座电芯工厂。

▲图1. BMW的电池更迭

这在从方壳一家独大以后，给将来电芯的整体需求局面演变了。我觉得核心在于圆柱除了坚定支持者特斯拉；现在增加了另一家很有发言权的车企，还是原来方壳专家——BMW，这给选择圆柱电池的车企增加了不少信心。

Part 1、BMW的设计选择

事实上，一开始传说下一代宝马电池（GEN6）将改变形状，采用圆柱形电池代替目前使用的方壳电池，大家的反应都是意外。这家德国车企是方壳坚定的支持者，从没有使用过软包做过BEV，现在却大转弯，计划从 2025 年开始将这些新电池引入 BMW 车型。我们能够观察到两代电池，并与您分享我们所学到的。

根据目前的披露， GEN6 电芯开发成 2 种尺寸，直径保持 46 毫米，高度分为 95 或 120 毫米，分别面向轿车和SUV，具体取决于车辆的Z向高度的需要。第六代电池技术将使用磷酸铁锂 (LFP)，这个也是意图和特斯拉一样。

备注：特斯拉内部也分两派，一派是4680用不同化学体系解决不同的容量需求，一派是方壳和刀片围绕Pack进行迭代

具体来说大圆柱电池对宝马的电动汽车有什么好处？对于这种新一代电池，宝马认为圆柱形电芯会带来几个好处：

◎ 更好的集成

◎ 更好的能量密度

◎ 更可持续的解决方案

◎ 更加安全

▲图2. BMW的选择大圆柱的意图

供应商来看，还是中国动力电池企业在大圆柱电池方面占得了先机，目前拿到了120GWh里面的80GWh，但是亿纬锂能也是熬出来了，拿到了和宁德时代同样的订单。

▲图3. BMW的工厂布局和供应商匹配

在目前的拓展中，围绕46系列两种95和120两种高度，面向SUV和轿车去开发，并且开发LFP和高镍的产品是很好的尝试正极材料镍含量更高，钴含量更低负极中硅含量更高可以提升能量密度 20%。

▲图4. BMW的电化学体系选择

BMW在慕尼黑附近帕尔斯多夫的电芯制造中心建立了一条试验生产线，调试过程将于2022年晚些时候开始，一旦完善，后续大圆柱生产线和方法将在供应商新工厂实施，为2025 年推出 NEUE KLASSE 车型做好准备。

▲图5. BMW的工厂产能匹配

在Gen5方壳电池的模组设计中，BMW采用双排模组的形式，在新型的46圆柱电芯的时代开始迭代到整包甚至是CTC设计。

在这种设计中，BMW一方面聚焦于电芯设计，一方面把供应商隔离在电芯层面，自己的工程师主要负责整包设计，开始让BMW实现差异化。这种手段，BMW在下一代的设计中，是非常激进的，和Tesla英雄所见略同。

▲图6. BMW的模组设计往Pack设计切换

Part 2、战略的目标探讨

目前电池的选择都不仅仅是一种技术，而是一种可持续化的选择，在超高的渗透率下面怎么做？宝马选择的是不自己建造电池工厂，选择入股电芯企业做一些布局，那怎么控制成本呢？

BMW一方面全面提高自己的电芯和电池的水平实现电芯的标准化，多供应商的策略重点，还是让大家的水平比较一致，并且没有那么多的专利壁垒，否则想要让多家供应，电芯层面的专利壁垒让他们开打。一方面，要在有价值的方面，推动自身Know How和外部结合，这也是之前宝马为啥要投入电芯实验中心和中试线的核心原因。

另外一方面实现电动汽车三电系统平台化快速推进，从战略上和Tesla的战略目标的一致性，大规模推广，并且只有标准化才能实现不进入电芯制造领域。本质上特斯拉是通过自己下场做4680带动供应商，两者现在开始有了一定的协同。