

又一家汽车媒体的测试上热搜了。
昨晚,汽车之家找来了三辆纯电轿车,在北京环线上跑了一场高速挑战。结果一出,网上一片哗然。
一辆官方标称续航1008公里的行政轿车,只撑了566.4公里,续航达成率刚刚过半,只有56.2%,表显能耗为15.1kWh/100km。另外两辆轿车表现稍好,达成率分别是63.6%和75.3%,跑得最远的那台做到了678.6公里。
一千公里的续航被打了个对折,评论区自然少不了各种冷嘲热讽。
就在键盘车神们争得不可开交的时候,宝马在沈阳搞了一场创新日活动,顺手晒出了一份成绩单:
一辆新世代BMWi3从沈阳往返大连,完成了1213公里全程不充电挑战,续航达成率冲到了118%。

但要说明的是,宝马这场测试并不像汽车之家那样全程跑高速,也有大量的国道和城市路段,真要把新世代i3放到同一场测试里,它的续航恐怕也得缩水。
不过这并不意味着这个成绩毫无意义,真正让我觉得宝马有点东西的,是它跑出来的百公里平均电耗——只有8.8kWh。
在同级别的量产车里,这是一个史无前例的成绩。
大电池和低能耗,并不冲突
众所周知,想要做长续航,最笨也是最省事的办法就是堆电池。雷军在今年公开受访时坦言,小米汽车在这方面确实要向特斯拉学习,把能耗做低一些。
不过,宝马能做到上千续航,同样离不开一块大电池——新世代i3的电池容量达到了113.4kWh。

但和特斯拉的「小电池低能耗」方案不同,宝马的想法是:把电池做大的同时,能耗也要低。
新世代i3能做到个位数的能耗,最大功臣是刚刚在沈阳工厂下线的第六代动力电池,这也是大圆柱电池第一次在一线豪华品牌里挑起大梁。

华晨宝马总裁宝思齐在活动现场表示,第六代动力电池在沈阳量产,是新世代车型在华落地的关键。宝马纯电车型的命脉,就在这根圆柱上了。
宝马采用的46系列大圆柱电池,其实并不是什么新东西,在此之前,动力电池行业就已经针对圆柱电芯的尺寸摸索了十几年。从特斯拉ModelS的18650,到后来Model3换用的21700,再到今天的46系列,圆柱电池在这些年里越长越「胖」。

但各位发现没有,自从特斯拉在2020年的电池日发布了4680电芯之后,圆柱电芯的直径就没有再变大了。
这是为什么?
早期的18650单体容量只有2-3Ah,一台车要塞进好几千节电池。比如早期ModelS的电池包里就有7000多节18650,光是这几千个钢壳的重量就非常感人,质量能量密度谈不上体面,想要有所提升,就必须要把电池做粗。

但这个圆柱做得太粗也不行,电芯中间不好散热,可能会导致老化加速甚至发生热失控。
据特斯拉当年公布的热力学模型测算,46毫米恰好是兼顾续航和热管理的物理临界点。
最先将46毫米大圆柱投入量产的正是特斯拉,他们在2020年发布后,很快将其应用在了得州工厂下线的ModelY和Cybertruck上。

不过,受制于当时的制造工艺,大圆柱在快充和散热上还并不完美,真正救活大圆柱的,其实是一项叫做「全极耳」的技术。
以往的电芯只有一两个极耳,电子得在长达几十厘米的金属箔片上横向跋涉。大电流一过,高阻抗会让电芯迅速发烫,这也是早期大圆柱电池不敢碰大功率快充的原因。

全极耳的做法是,将极片边缘做成一整块导电端面,让电子顺着极短的路径直接流出。

上面这一段倒也不用细读,你只需要知道,这一结构调整,把电芯内阻降低了80%,电芯在充放电时的产热大幅缩减。
正是因为产热降下来了,电芯有了更高的热安全上限。有了这层保障,工程师才敢在内部导入更活跃的电化学体系。
这也是为什么宝马能够在第六代电芯上,直接应用90%以上的高镍正极和硅碳负极。

硅材料的比容量极高,但吸饱锂离子后膨胀得像个气球。方壳电池如果用高比例硅负极,壳体极易被撑变形导致析锂。

而圆柱钢壳拥有天然的轴对称结构,具备很强的环向机械刚度,能够均匀地约束硅负极在充放电过程中的形变。
为了兼顾不同车型,宝马还准备了两种规格的圆柱电池:高95毫米的4695留给轿车,降低底盘厚度;高120毫米的46120留给SUV,提升电池容量。

宝马没有像特斯拉那样搞激进的自研自产,而是自己制定配方标准,生产这件事则交由中国供应商来完成——宁德时代和亿纬锂能。
正是因为有了成熟的制造体系,沈阳工厂100亿元的电池项目才能迅速落地,赶在新世代全面铺开前完成了硬件储备。
大圆柱电池是好东西,但大家为什么不用?
不知道你们有没有遇到过这样的情况,车速一到120km/h,空调很快就不凉了。我的特斯拉Model3就是这样,每次都得手动把空调调低两度,车里才能稍微有点凉意。
这其实就是电池的高温保护。按照Model3的风阻和滚阻数据推算,车辆在120km/h巡航时,电池需要持续保持18到20kW的输出。
根据焦耳定律,导体发热量和电流平方成正比,持续高功率放电会让电芯内部快速积热。偏偏动力电池对工作温度格外挑剔,电芯温度一旦过高,热管理系统就会把散热优先级给到电池。

特斯拉这套集成热管理系统的核心部件是八通阀,遇到电芯过热,八通阀会切换冷媒与冷却液的流向,将压缩机产出的大部分制冷量,通过板式换热器直接抽调给电池水冷回路。
而Model3的压缩机最大制冷功率总共也就三四千瓦,被电池截走大半之后,空调自然就不够凉了。
大圆柱电池刚好解决了这个问题。
由于电芯的内阻降低了八成,放电过程产生的焦耳热便会大幅减少,常规水冷循环就足以维持正常温度,不用再和座舱抢制冷。

除了高速空调的问题,后排坐姿也是纯电轿车被长期吐槽的地方。
算上液冷板和保护盖板,传统方壳电池的整包厚度普遍在140毫米上下。为了在底盘容纳这块电池,很多轿车座舱地板要被抬高两三公分,后排乘客坐大腿缺乏承托,长途坐久了自然会不舒服。
方壳电池之所以这么厚,就是因为电芯本身强度偏弱,电池包内部必须穿插厚重的横梁和框架来做物理防护。
而46系列大圆柱钢壳有着极强的抗压能力,能够直接作为底盘受力结构。宝马把它融入车身一体化后,电池包厚度减少了将近20毫米。
底盘变薄了,轿车也终于找回了传统燃油车那种舒展的贴地坐姿。

还有一个问题,既然大圆柱电池的体验优势明显,国内动力电池大厂为什么没有转型?关键还是在于成本。
目前国内市场挑大梁的是磷酸铁锂,占了近七成装车份额。方壳做成CTP之后,电池包的体积利用率能超过70%。而圆柱电芯之间天然存在无法消除的三角缝隙,空间利用率通常只有60%左右。把本身能量密度有限的铁锂做成圆柱,会白白浪费底盘容积。
另一方面,国内动力电池企业过去几年合法配资建起了数百GWh的方壳产能,把电芯制造成本压到了每瓦时0.3到0.4元的水平。在激烈的市场竞争下,企业很难再花一大笔钱推倒重来。
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而且即便强如特斯拉,也在4680电池上摔过跟头。
当年为了实现降本56%,特斯拉选择死磕干法正极工艺。但由于极片在压实过程中容易脆裂脱落,早期良品率长期停留在70%到80%之间,很难达到成熟产线95%以上的盈亏平衡点,Cybertruck的产能爬坡也因此延误了很长时间。
宝马选择了一条更取巧的路径,他们避开了尚未成熟的干法工艺,依靠高速湿法工艺实现量产。
这种选择当然有代价。湿法工艺离不开溶剂涂布和高温烘烤产线,厂房占地大,耗电量也大,依靠干法正极降低制造成本的理论红利,宝马显然享受不到。
但豪华品牌的定价足以消化这些开支,相比于追求极致降本,宝马当下更需要的是量产节奏的确定性。

另一方面,德国本土有着大量不限速高速公路,车辆在160km/h甚至更高时速下长途行驶,放电功率往往达到四五十千瓦,大圆柱低内阻与轴向散热的物理特性更适合这种高负荷工况。
如今,扫清了电池的工程阻碍,宝马的新车节奏明显紧凑了起来。

按照宝马的规划,到2027年,中国市场会迎来近20款用上新世代技术的新车。另外,宝马还打算在2030年把国产车型的比例拉高到95%以上,并把「中国制造」的宝马销至海外。
过去几年,大家买电车总会盯着车机和智驾,但随着产品和市场不断成熟,纯电车型的竞争终究会回归到底盘、热管理和能耗这些朴素的地方。
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