寶馬計(jì)劃在未來(lái)十年生產(chǎn)至少1000萬(wàn)輛電動(dòng)汽車，到2030年每臺(tái)車在使用過(guò)程中少排放一半的碳排放量，在生命周期中降低40%的碳排放量，二次材料使用量平均提升到50%。

電芯是決定寶馬未來(lái)成功與否的關(guān)鍵部件。電池的KPI考核因素有續(xù)航、充電時(shí)間、驅(qū)動(dòng)功率、成本。

電池包占去了整車成本的40%，這40%則是由80%的電芯成本和20%的模組和系統(tǒng)成本組成。其中電芯成本又包含20%的電芯制造成本和80%的材料成本。

寶馬的電池研究注重的是從電芯到模塊，從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用的長(zhǎng)期能力，研究?jī)?nèi)容包括基礎(chǔ)工作原理、材料、電極/零部件、電芯。

2008年，寶馬開(kāi)始為i3和i8等研究鋰電池；2012年開(kāi)始專項(xiàng)電芯技術(shù)的研發(fā)項(xiàng)目；2017年開(kāi)始建立寶馬電芯能力中心，于2019年完成；2020年開(kāi)始在慕尼黑附近的Parsdorf基地建立試產(chǎn)生產(chǎn)線，定于2022年完成。

寶馬致力于產(chǎn)品和工藝的早期研究和概念驗(yàn)證，與供應(yīng)商伙伴共同完成產(chǎn)業(yè)化。研發(fā)相關(guān)人員超過(guò)300人，在研項(xiàng)目43個(gè)，與機(jī)構(gòu)、大學(xué)、創(chuàng)始公司、OEM和其他產(chǎn)業(yè)形成密切合作。

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)容涉及材料表征、化學(xué)體系開(kāi)發(fā)、配方開(kāi)發(fā)、性能和安全測(cè)試、失效分析。

除了電芯試制外，寶馬與合作伙伴正在建設(shè)試點(diǎn)電池量產(chǎn)線，就在Parsdorf基地。

寶馬強(qiáng)調(diào)了完整的價(jià)值鏈和生命周期，如原材料開(kāi)采和提純、電池材料生產(chǎn)和質(zhì)量分級(jí)、電芯開(kāi)發(fā)、電芯生產(chǎn)、電池模組和系統(tǒng)研發(fā)和生產(chǎn)、投產(chǎn)、二次使用和分解、原材料的回收利用。其中鈷和鋰礦采購(gòu)自澳大利亞和摩洛哥經(jīng)過(guò)認(rèn)證的礦山，以及來(lái)自二次利用的材料。

電池系統(tǒng)研發(fā)方面，基于技術(shù)需求，受法規(guī)驅(qū)動(dòng)，制定發(fā)展趨勢(shì)。整體來(lái)看考慮三個(gè)方面：設(shè)計(jì)、安全和可持續(xù)性。

設(shè)計(jì)方面，目前電池包由模組組成，擁有獨(dú)立的構(gòu)造形成，不與其他零部件融合，未來(lái)的趨勢(shì)是高度融合，優(yōu)化體積能量密度，例如電芯到電池包的CTP，電芯到底盤的CTC。

安全方面，目前主要基于中國(guó)法規(guī)，要求五分鐘不起火不爆炸，未來(lái)趨勢(shì)是時(shí)間延長(zhǎng)到40分鐘，最好是能夠阻燃。

可持續(xù)性方面，目前沒(méi)有強(qiáng)制法規(guī)，出于企業(yè)責(zé)任，未來(lái)歐盟對(duì)碳排放、原料回收和回收率會(huì)有規(guī)定。

寶馬的電池技術(shù)路線圖圍繞高性能和低成本兩個(gè)方面演變，最終走向固態(tài)電池。

控制成本路線上，第一階段是無(wú)鈷化，第二階段是無(wú)鈷低鎳，例如富鋰錳基電池。

高性能路線上，走的是高鎳方案，未來(lái)第一階段是采用氧化硅/石墨混合，第二階段是采用高硅負(fù)極，如碳化硅化合物。

目前處于控制成本路線和高性能路線的中間地帶。另外，磷酸鐵鋰電池憑借價(jià)格低廉，可以為低成本入門車型所用。

材料和電芯研發(fā)的趨勢(shì)：

負(fù)極材料：石墨，容量360 mAh/g；石墨/氧化硅混合方案，容量500-600 mAh/g；碳化硅化合物，容量1200 mAh/g。

正極材料：NMC111，容量150 mAh/g；NMC 532,622，容量180 mAh/g；NMC 811，容量210 mAh/g；Ni含量高于90%，容量230 mAh/g。

在正負(fù)極材料演變過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)是：1、高性能材料的穩(wěn)定性由鎳含量決定，成本受硅負(fù)極主導(dǎo)；2、材料的應(yīng)用必須與電極、電芯設(shè)計(jì)趨勢(shì)相匹配。

電極設(shè)計(jì)的趨勢(shì)主要分兩部分，增加壓實(shí)密度和優(yōu)化涂布。

電芯設(shè)計(jì)趨勢(shì)含四個(gè)部分：通過(guò)變卷繞為疊片，提高電芯的容量；提升包裝密度；減少鋁箔銅箔等隔膜的厚度；制造大電芯。

全固態(tài)電池是下一個(gè)改變游戲規(guī)則的技術(shù)。目前的固態(tài)電池采用的是NMC正極、石墨硅負(fù)極、液態(tài)電解液和多孔隔膜。下一代全固態(tài)電池將采用NMC正極、鋰金屬負(fù)極、氧化物/聚合物/硫化物固態(tài)電解質(zhì)。

電解液從液態(tài)到固態(tài)的變化將加強(qiáng)安全性，負(fù)極從石墨或石墨硅到鋰金屬負(fù)極將增加能量密度。為此，固態(tài)電池可以做得更安全、更高性能、更大，并且能夠支持雙極電芯等概念的創(chuàng)新。

當(dāng)然，固態(tài)電池也面臨著一系列的挑戰(zhàn)，如界面穩(wěn)定性、不同的熱管理需求、充電狀態(tài)和非充電狀態(tài)下鋰金屬的能量變化、鋰金屬的額定容量、制造過(guò)程中和使用過(guò)程中材料的魯棒性。

基于上述優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)，固態(tài)電池在安全性和能量密度上具有強(qiáng)大的潛力，但成本不明，仍處于驗(yàn)證階段。只有得到合理的概念驗(yàn)證，固態(tài)電池才能夠產(chǎn)業(yè)化。