2022年3月25日，第八届中国电动汽车百人会论坛在线上正式召开，会期为3月25日-27日。围绕“迎接新能源汽车市场化发展新阶段”主题，开设14场会议，聚焦行业热点，探索发展趋势。

　　2022年3月27日，在高层论坛上，深圳市比克动力电池有限公司副总裁樊文光发表了演讲，以下是演讲摘要：

　　樊文光 深圳市比克动力电池有限公司副总裁

　　各位来宾，女士们，先生们，朋友们，大家好，

　　我是深圳市比克动力电池有限公司的樊文光，目前主要负责我司大圆柱动力电芯的开发工作，非常感谢百人会提供的这次机会以及各位的到来。今天想从一个动力电池制造商的角度，和各位分享一些与大圆柱电池相关的看法。

　　说到大圆柱电池，一个标志性的事件就是2020年9月Tesla公司举办的电池日。在电池日上，Tesla发布下一代动力电池将使用直径46mm，高度80mm的圆柱电池。在电池日的前夜我曾受邀参加一个媒体的访谈，来预测电池日上可能会发布的内容。彼时我非常有幸的准确预测到了大圆柱、全极耳、硅负极等话题。

　　为什么呢，因为比克作为一个深耕圆柱电池领域17年的企业，我们基于自己的分析、理解和判断，早就认为把圆柱电池尺寸做大会是中高端电动车电池方案的最优解。这个路线在19年就已经敲定，20年初就基本成形，并且正式对主要的OEM客户推介，等到了20年9月的时候，这些概念已经是呼之欲出。到如今大圆柱电池走入大众视野已经一年多的时间，我们又有了哪些新的见解呢?

　　今天我想以三个“大”来组织我的分享，也就是步子大、前景大、挑战大 。首先是步子大，主要指的是各方面的性能的提升，为什么我们认为大圆柱电池是未来5-10年内中高端电动车的最优解?现在动力电池市场是方壳(刀片)、软包、圆柱三种形态三分天下的局面，我今天不去全面比较这三种形态孰优孰劣，仅从大圆柱与市场需求的匹配度来阐述。

　　我们先来模仿马斯洛需求理论给出一个对动力电池需求的金字塔，这里我们可以看到，安全性是金字塔的基石，是制约一切其他性能的前提，现在电动汽车起火爆炸的新闻总能获得广泛的关注。圆柱电芯是目前几种主流形态中安全性最高的，因为第一它的单体是最小的，分散了风险，第二，每个单体又由钢壳或者铝壳保护着，且每个单体都有独立的泄压装置，第三是电池包内的圆柱电芯普遍是以如图所示的蜂窝状排列，电芯之间留有空隙，电芯单体与外部之间也有着很大的热交换面积，这样只要我们可以保证在任何单体电芯发生热失控时，不会蔓延到周围的电芯产生连锁反应，即可保证整包层面的热安全。对此我们普遍的做法是通过结构设计使电芯在高度方向定向泄压，只要保证侧壁方向无熔洞、撕裂等，热失控产生的热流就不会喷向相邻电芯导致它们也产生失效。除了热安全之外，圆柱电芯所有单体的壳体都可以提供一定的结构刚性，又可以在受到外部冲击时形成有效的缓冲，形变不易侵入电芯内部，使得蜂窝状排列的大圆柱电池成为CTP, CTC等技术路线的理想选择。

　　目前新能源汽车的另一个痛点是续航里程，主要由电池包的能量密度和整车能量效率决定，而能量密度和电池的稳定性或者安全性是呈反相关的关系，圆柱电芯的高安全上限使得它可以支持更高能量密度的化学体系，例如高镍三元811正极、含硅负极等，给我们的探索提供了足够的空间。事实上;圆柱电芯在化学体系上的使用一直是比较激进的，例如比克早在2015年就率先量产了三元811+含硅负极的18650电芯，如今在量产的2170等传统圆柱电芯普遍使用镍含量88%或以上的三元正极，负极的硅复合物含量最高可达15%，在研发的大圆柱电池还会使用更加先进的化学体系。但另一方面，这些体系在方形电芯或软包电芯上的大规模应用却面临着很大的挑战。首先是很难将单体电池热失控的烈度控制在一个安全的程度，此外使用这些体系，还有极片膨胀、电芯内部容易产生气体的问题，方壳、软包等平行极片结构的电芯会随着电池的使用而逐渐鼓胀，严重影响整包性能和安全性。但圆柱电芯因为结构对称，可以有效的束缚住卷芯在半径方向的膨胀和内部的气压，能保证整个生命周期不发生形变，这是我们在电池包的设计和使用时也十分关注的问题。

　　另外一个制约电动汽车渗透率，尤其是在寒冷气候地区渗透率的因素，是低温工况下的续航表现。在这一点上，大圆柱普遍使用的三元体系和全极耳带来的低阻抗具有本质上的优势。我们的大圆柱产品在零下30度能放出常温下90%以上的电量。

　　关于使用寿命，现在人们最多想到的可能是循环次数3000次5000次这样，但是现在越来越多被提到的概念是能量吞吐量和日历寿命，他们的英文分别是Energy Throughput和Calendar Life。能量吞吐量指的是全生命周期内，每次充放电循环完成的能量交换的总和，它不但衡量循环次数，也充分的考虑到电池本身的能量当量。而日历寿命更多体现的是电池在非使用状态下，长时间存储在各种环境中保持自身性能的能力。这两个概念可以更加全面的表征电芯的使用寿命。而我们的三元电芯虽然循环次数相对较少，但是因为它自身的高能量密度，使得它在使用寿命上并不存在劣势。

　　解决了上述问题后，在电动车和燃油车的使用体验上，最后的差距就是快充性能，这里面又涉及一个路线的取舍，因为电池的能量密度和快充性能也是呈负相关的，极致的能量密度和较短的充电时间又是鱼与熊掌的关系。我们的看法是，当未来的充电可以像如今加油一样快捷的时候，人们究竟还会不会执着于比如说1000公里的续航里程。我们指的快充大多指电池从10%充到80%电量这一段的，这是电池的化学性质决定的，在这个范围之外并不适合快充，否则会显著降低电池的寿命。得益于全极耳技术 先进化学体系和电芯设计能力的加持，我们面向2024-2025年左右量产的大圆柱产品，快充到80%最长不超过20分钟，最快的可以做到12分钟以内，十几分钟之内就能充到四五百公里的续航，与现在的燃油车加油体验已几乎别无二致。这里需要特别提到最近一个非常火的概念，高压快充技术，需要将很多支电芯串联起来，以达到比如800V、1000V的高压，这么多的电芯串联起来，对电芯的一致性提出了极高的要求，否则就会产生木桶效应，整串电芯的性能由其中最差的电芯决定。大圆柱电芯因为其单体电压高、一致性好等优势，使其可以非常好的匹配高压快充技术。

　　此外大圆柱电芯的具有的其他优势，例如便于热管理，可以灵活利用异形空间，高度标准化的形态利于平台化及迭代等等，在此就不多赘述。

　　这里我们介绍几款比克的代表性大圆柱产品，来给各位带来更直观的认识。首先是这款26105铝壳电芯，目前正处在B样阶段，能量密度270Wh/kg，功率密度大于2000W/kg，配套的车型有700公里以上的续航，12分钟之内，可以快充500公里以上的续航，也可以在5分钟之内，充到280公里以上的续航，纯快充循环寿命800次以上，2024年量产，届时能量密度将达到285Wh/kg。这页展示的是我们46家族的几款代表产品，高度从80-120mm不等，能量密度从275Wh/kg到300Wh/kg，10-80%的快充，最快的15分钟，最慢的20分钟，还包括一些满足特殊需求的定制化产品，例如快充的性能可做到9分钟以内(的产品)。

　　2021年，全球电动车销量超过了700万辆，据保守预测，到2025年，这个数字将突破2000万辆，对应的动力电池需求则超过1600GWh。据我们已收到的客户需求结合行业信息判断，大圆柱电芯会在这里面占至少30%以上的份额，也就是约480GWh，这已经超过了21年全球(动力电池)的总需求量。目前电动车企客户对大圆柱电池的布局大致分以下几类，第一梯队处在量产前夜，以Tesla公司为代表，预计于2023年正式装车投放市场;第二梯队处在实质立项研发阶段，预计于2025年前后量产装车;第三梯队处在收集信息、市场调研以及可行性评估阶段。目前大部分新能源车企处在第二和第三梯队，有很多大型新能源车企在未来5-10年，已经敲定了经济型采用方壳或刀片磷酸铁锂电池，中高端采用三元+硅大圆柱电池的布局。

　　挑战和机遇是一体两面的，越大的挑战里面就蕴藏着越大的机遇。在这里我先播放一小段视频，来展示一下大圆柱的组装过程，感谢各位观看。在视频中我们没有展示前段的极片制片工序，因为除了集流体部分的处理，各家有各家的方式之外，与目前熟悉的流程并没有什么不同。从表面上看，大圆柱电芯制造的各道工序，无论是相比于传统的小圆柱电芯，还是其他形态的电芯，都变得更加简洁、高效。但实际上几乎对每道工序都提出了更高的技术要求，比较有代表性的就是焊接技术，在刚才的视频中我们看到了很多次不同的焊接工序，包括电阻焊、激光焊、超声焊等，甚至可以讲，大圆柱电池就是随着焊接技术的逐渐成熟而应运而生的，焊接质量的好坏直接决定了电芯的内阻、自放电、密封性等性能，从而决定电池包的性能。完美的焊好几百几千支电芯不算什么挑战，难的是成百上千万上亿支电芯，几十亿次的焊接，都要保证在一个很小的范围内波动，才能使我们的电芯一致性和可靠性达到车规级要求。其实目前可以做到这点的设备供应商还非常少，类似的情况还存在于辊压、分切、卷绕等工序的设备上。

　　圆柱电芯的尺寸越做越大，意味要卷绕更多圈的极片，而且要保证每圈极片都要平行而且对齐，这些因素从电极的配方原材料就要开始考虑，如何改善正负极材料本身的加工性，或者开发一些添加剂来辅助改善，就体现出了化工材料供应商的水平。另外一个例子是随着尺寸变大，由于充电造成的极片膨胀，外圈的极片会受到较大的张力。要解决这个问题，又对抑制硅负极的膨胀以及提高箔材和隔膜的抗拉性能提出了挑战，这些都是对上游材料供应商的挑战和机遇。对电动车企的挑战主要在于，尤其是此前相对缺乏圆柱电芯相关技术储备的，要趟出一条全新的技术路线，包括电池管理，比如BMS要适应三元加硅负极的一个化学特性，包括热管理、安全设计等。

　　最后也是最重要的，对产业链上每一个企业尤其对我们动力电池制造企业的挑战，是在目前双碳战略的大背景下，对我们的产能质量提出了更高的要求，低碳甚至零碳的工厂已逐渐成为标配，这要求我们使用大量回收材料，提高生产效率，使用清洁能源等。值得一提的是，圆柱电芯的高度标准化以及形态的对称性，使得无论是梯次利用或电池回收都更加具有优势。

　　到这里各位可能注意到，我今天没有很多提及成本方面的事情。因为我想把它结合在今天最后一个和各位分享的观点中一起说明。电动车最终要对标和取代的是燃油车，当务之急是把使用体验如续航、快充等与燃油车持平，甚至在如今驾乘体验已经可以超越燃油车以后，最终的破局之道，是在不断提高可靠性的前提下，降低产品的成本和价格。大圆柱因为自身工艺简单和高度标准化，以及在整包层面结构件减少、成组简单等，在整体成本上一定是有优势的，但要将这优势变现，需要我们产业链上每个环节共同发力，突破那个规模化的拐点。大圆柱电芯是电动汽车渗透率的突破口，会与电动汽车产业相互成就，并同时广泛运用到储能等领域，最终将改变我们的生活方式，为人类社会的碳中和愿景贡献己力，谢谢大家。