2022年6月15日，GTM2022-动力电池产业线上论坛顺利举办。

本届论坛是由科技出行产业创新服务平台亿欧汽车主办的GTM2022年度主题论坛之一，并由北京大学光华管理学院高层管理教育中心作为学术支持，锂解作为产业数据合作平台。来自业界的核心动力电池厂商、主机厂、上下游企业负责人、投资人等多位嘉宾共话动力电池产业格局。

在本届论坛上，比克电池副总裁樊文光发表了以《大圆柱电池，加速电动取代燃油进程》为主题的演讲。他在演讲中表示：

1、当前电动车若想取代燃油车，还存在电池安全、里程焦虑、充电不便、保值率低等痛点，这些阻力和瓶颈主要和动力电池相关。

2、安全性是动力电池的核心性能，是其他所有一切性能的基石。现阶段没有绝对不起火不爆炸的电池，安全性的命题，其实是在单体发生热失控的前提下，将热量降至可控的范围，同时保证整包层面安全。

3、大圆柱电池有望成为解决安全性以及后续一系列痛点的优质方案。

以下为樊文光的演讲原文（有删改）：

各位来宾，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.非常感谢这次主办方的邀请。今天想和大家分享的主题是《大圆柱电池，加速电动取代燃油进程》。

我将从以下几个方面进行今天的分享：首先是分析电动车和燃油车相比较的痛点，以及大圆柱电池如何解决这些痛点；接下来我会简单介绍一下目前产业布局的大体现状，最后介绍一下比克大圆柱的一些产品。

今天，世界各国都在积极地推动电动车取代燃油车，这个是2021年10月份的一个总结，到今年，各国的政策还在不断刷新，而且整体趋势越来越激进。

最近大家可能有关注到，欧盟已经签署法案，将在2035年彻底禁售燃油车；我们国家去年发布了碳达峰和碳中和的总体战略，也在积极推动电动取代燃油的进程。但是相比补贴、禁售等强政策导向的手段，让市场来导向可能是更好的方式，让消费者自发地选择电动车，而不是燃油车。

但是我们可以看到当前电动车若想取代燃油车，还存在一些痛点。

比如：电池安全、里程焦虑、充电不便、保值率低，这些阻力和瓶颈主要和动力电池相关。最近有些朋友可能关注到了相关报道，2022年第一季度我国境内平均每天会发生7起电动车起火事件；续航里程上，每到节假日就会出现高速上面电动车充电排队的新闻；以及电动车买到手保值率持续下降的问题等，这些都对消费者选择电动车的积极性有所影响。

从这些痛点出发，我们可以总结出来动力电池需求的金字塔，从下到上依次是安全性、性价比、续航、使用寿命和最上面的快充。

首先，安全性是动力电池的核心性能，是其他所有一切性能的基石。

汽车的使用工况极其复杂，且服役周期长，通常都在8-10年，甚至更久，所以对汽车零部件可靠性的要求极高。动力电池作为一个新生的汽车零部件，我们对它的可靠性及核心安全性能的认知尚处在逐步成熟的过程中。

但另一方面，我们可能不太愿意面对的一个赤裸裸的现实是，现阶段现有厂商发布的各类电池中，没有绝对不起火、不爆炸的动力电池。至少电池级别的起火、爆炸案例，只有几率高低和烈度大小的不同。

那么，为什么现阶段没有绝对不起火不爆炸的电池？

因为动力电池是高能量密度的电化学储能系统，高能量密度决定了动力电池天然有释放能量的趋势。释放可以是以放电的形式，也可能是极端的热失控形式，这个无法避免。相比之下，我们现在使用的燃油，其实更加易燃易爆。事实上，电池的能量密度和化学性质与热失控的烈度成正相关。

其次，热失控产生的概率和总体搭载的能量成正相关，这是因为电池中的能量都是由极片来提供的，热失控通常在极片上开始，所以我们搭载的能量越多，它的极片就越多，热失控的概率相应也会越大。

接受了不太愿意面对的又不得不承认的前提之后，动力电池安全性的命题，就变成在电芯单体发生热失控的前提下，如何把它释放的热量降低到可控的范围，同时在单体发生热失控的时候，保证整包层面的安全。

接下来，我就来阐述一下大圆柱电池是如何解决安全性以及后续的一系列痛点的。在开始展开说之前，我想先澄清一些概念。我们通常所说的圆柱、方壳和软包电池都是电池的形态，是载体，或者说是“瓶”。我们另外说的磷酸铁锂、三元电池，还有固态、半固态这些，是电芯的化学体系，可以被认为是“酒”，不同的化学体系能量密度也不相同，从低到高排列。

不同的瓶可以装不同的酒，大体上可以任意地排列组合。我们今天所讲的大圆柱电芯，主要指的是圆柱电芯搭配三元正极和含硅石墨负极的体系，当然圆柱电芯也完全可以搭配磷酸铁锂体系。

接下来进入我们刚才的命题，如何去控制一个电芯单体热失控的烈度。首先，可以想到的是把单体做小，但是它又不能无限的小，因为电池越小，电池之间的缝隙就会越大，相应的会损失一些能量密度。所以我们在电池设计中要在保证单体发生热失控不扩散的前提下，尽量把电池做大。这就是为什么圆柱电芯是从18650，到21700，再到主流的4680，呈现越来越大的趋势。

相比同尺寸的方壳电芯模组，当单体电芯发生热失控，起火或者爆炸时，大圆柱模组所产生的热量会小很多，这就是圆柱电芯天然的优势。

其实圆柱电芯是目前几种主流的形态中安全性最高，单体最小的。按照刚才讲的，它能够有效分散风险，同时每一个单支的电芯都有一个外壳来保护它，每一个电芯有一个泄压阀，在情况发生的时候，泄压的比面积也远远大于其他两种形态。

只要保证在单体电芯发生热失控制的时候，它侧壁的钢壳不会发生撕裂或者溶洞，保证它的热流、热的物质不会影响到周围的电芯，引发一系列的连锁反应，我们就可以保证整包层面，在热失控情况下的一个自限制，也就是热扩散。

另外，圆柱电池每个电芯的壳体都可以提供一定的结构刚性，单电芯的安全形变量会大于25%，这样在整包受到外部冲击时，能够提供有效的缓冲，形变也不易侵入到电芯内部。

另外一点，方壳和软包等平行极片的结构，随着电芯的使用会产生膨胀，从而影响整包的性能和安全性。同时，平行排布的方壳软包在长期使用后，其不一致性也会呈加速恶化的趋势，使得木桶效应逐渐凸显，模组中体质比较弱或者工况比较恶劣的电芯，后期就容易被过充、过放，同时提高单体热失控的概率。

但圆柱电芯的结构是对称的，能有效束缚住卷芯半径的膨胀和内部的气压，在整个生命周期内不发生形变，较好的一致性也能保证电芯之间不互相影响。通过结构设计，我们可以使大圆柱电芯在高度方向上实现定向泄压，保证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，保证整包层面的热安全。

下一个痛点，就是里程焦虑。

首先，刚刚提到圆柱的安全性是本征的，是系统层级的，所以它可以支持更高能量密度的化学体系，给我们的探索提供了足够的空间和容忍度。

事实上，圆柱电芯在化学体系的使用上，一直比较激进。比克电池早在2015年就率先量产了高镍三元811+含硅负极的18650电芯，如今我们在量产的18650和21700等传统圆柱电芯，普通采用88%的镍含量搭配10%左右的硅负极，对应在电动车上，相当于大于600公里的续航，同时又可以满足30-40分钟的快充。

我们目前在研发的大圆柱，能量密度普遍在270Wh/kg以上，通过全极耳技术和化学体系的优化可以支持大于700公里的续航，同时支持9-20分钟快充。

中国幅员辽阔，南北方温差大，低温工况下的续航表现也是制约电动车在寒冷地区渗透率的因素之一。这一点上，刚才我们提到三元体系是相比磷酸铁锂体系有着天然的优势，再加上大圆柱全极耳技术带来的低阻抗，我们可以做到零下30度的工况下，依然可以放出常温下90%的容量，使得低温“趴窝”的现象彻底被杜绝。

下一个痛点是充电。

慢充、普通快充、超级快充和换电是目前电动车几种主要的补能方式，按理说电动车充电的图景完成以后，充电体验会好于燃油车，因为可以根据场景需求去分散化布局充电桩，不像加油站是高度集中的——比如平时把车停在家里就可以充电。

而且我们还可以灵活选择充电时段，帮助电网做削峰填谷。一方面缓解电网压力，另一方面也能得到电价的优惠，还可以和充电桩进行通讯，自由便捷地选择充电的模式。

现在，慢充和普通快充这两种场景已经初具规模，当前的电池技术也普遍可以支持1C-2C的快充，按照路线铺基建，就能继续完善使用体验了。

目前主要缺失的超级快充这个途径，基建和电池技术都还没有成熟。但刚才我们也提到，超级快充却是电动取代燃油的必由之路，虽然使用次数可能只占到10%左右，但属于可以不用，但不能没有的一种性能。

换电则更像是对超级快充的补充，现在有不少企业在布局这种模式，也面临很多困难，比如难以统一化。

接下来我们会从电池的角度分析一下，要补充快充这个短板，我们应该做些什么。其实超级快充这个性能可以把它说得很神秘、很玄学，但它的本质依然是体系的能量密度——想要提高快充能力，必须要挤占能量的空间。

但从另一个角度讲，快充能力对于续航来说，既是取舍，也是互补，马斯克也提出过相应的观点，认为未来充电比加油还要方便时，电动车其实并不需要一千公里的续航，像现在的燃油车也普遍都是在600公里左右的续航。

更短的充电时间与更高的能量密度可以说是鱼与熊掌的关系，提高快充是对能量密度的进一步挑战，进而也是对安全性的挑战，这就回到了第一个观点，大圆柱的高安全性，使它成为搭载兼顾高能量和超级快充的最佳载体。

我们的超级快充大多指从10%充到80%电量这段，这是由电池的化学性质决定的。得益于全极耳技术、先进化学体系和电芯设计能力的加持，我们的大圆柱电池快充10-80%最多不会超过20分钟，最快可以做到10分钟以内。

这里可以参考我们一款大圆柱的实测数据，单体能量密度达到290Wh/kg，十几分钟之内就能充到四五百公里的续航，与现在燃油车的加油体验已经别无二致。

除了电芯快充性能的提升外，整车快充技术也很重要，目前比较火的是高压快充技术，这种技术需要将多支电芯进行串联，由于木桶效应，对电芯的一致性要求极高。而大圆柱电池由于单体小、电压小，而且易成组，一致性好，可以非常好的匹配高压快充技术。

最后一个就是保值率低了。这是由于动力电池长期使用造成的能量衰减，会导致电动车的保值率在生命周期后期急剧下降。但我们大圆柱搭载的高镍三元加含硅负极的体系，在保证每一次充放电都能够交换足够大能量的前提下，能保证整个电池生命周期完成1000-2000次以上的循环，它的总能量吞吐量其实并不差于其他体系。

由于时间关系，我就把全极耳这一部分略过了。全极耳技术是一个大圆柱电池的核心技术和聚焦点，是核心的创新突破，也是核心的挑战，谁得全极耳技术做得好，就充分掌握了大圆柱的优势。以比克全极耳为例，相同化学体系的21700电芯，分别采用双正双负极耳和全极耳设计，全极耳技术下，内阻和温升降低 80%以上，寿命更是提升400%，在激烈工况（赛道赛车等）下表现突出。

最后我们经常被问到成本，但其实说大圆柱成本高，主要指的是大圆柱普遍搭配的三元体系中贵金属的成本高。此外，采用的一些材料都比较新，比如硅合金、碳纳米管还没有达到规模化，导致边际成本偏高。

充分考虑到快充等功能性、可靠性，维护售后成本、系统结构、电管理和热管理，还有换代升级的成本以及最后回收的闭环等隐性的成本，其实大圆柱的总体成本是未必高于现有的这些低成本的体系的。但我们现阶段很难量化，作为参考，特斯拉给出来的是成本降低56%。

接下来是我们产业布局的现状。从现在到2025年左右，动力电池的格局将逐渐趋于明朗，现在很多车企都选择高端的豪华车采用大圆柱电池搭配高能量体系，然后经济型选择方形搭配铁锂和石墨的体系这样的组合。

不同的车企目前布局大圆柱的平台的进展不同。

比较有代表性的首先是特斯拉，明确地选择了刚才说的，高端的豪华车采用大圆柱电池搭配高能量体系，经济型选择方形搭配铁锂和石墨的体系，这种路线；宝马集团发布的电池技术战略，以化学体系来划分路线，通过分析高端性能路线的化学体系可以推断采用的是大圆柱电池，包括有媒体报导说它的新平台选择的也是46电芯，而低成本路线包括无钴和负锰路线；戴姆勒集团发布2025年以后的三大平台，分别对应豪华的乘用车、AMG的高性能版和VAN.EA，现在大致可以确定的是AMG.EA和MB.EA都会有大圆柱路线在里面。

最后简单介绍一下比克电池在大圆柱方面的进展。

首先，我们是从2015年开始量产高镍加硅体系圆柱电芯的。同时我们始终认为圆柱电芯有要做大的必要。从2016年就开始，我们开发大圆柱电芯必要的全极耳技术，到2019年全极耳技术成型，大圆柱的路线也随之确定。

2020年，我们开始向高端OEM企业推介全极耳大圆柱电芯。2021年，我们做了样本的批量交付，所有电芯的性能包括安全都符合甚至超出预期。今年，我们主要继续提升电芯性能，同时在准备批量的工程验证。

简单介绍下目前比克大圆柱主要的产品路线，首先是26105的电池，能量密度会达到285Wh/kg，快充支持10-80%充电时间在12分钟以内；其次是46家族，高度从80nm-120nm不等，能量密度也都普遍大于270Wh/kg，全部支持超级快充。

此外，我们还有一个自主定义的平台，就是在刚才几款基础上，通过各方面考虑进行性能的再优化平衡，使它可以适用于更多使用场景，同时也可以适配更多系统设计，我们将在不远的将来去发布这一款电芯。

大圆柱电池面临的主要挑战，来自工艺设备、原材料，包括车企的投入和优质的产能。

总结起来，电动车要取代燃油车，除了政策化导向，更要从市场化的角度出发，解决目前相对燃油车所有的短板，并发挥自己的优势，让使用者找不到选择燃油车的理由。而大圆柱电池正是解决这些问题的绝佳选择。

但是汽车行业，包括动力电池行业有它自己的独特性，它的市场很大、考虑的因素很多，改变和转型都很困难。一个新事物哪怕它是正确的，未必通过一两个企业就能推动。在这个背景下，我们的大圆柱电池更像是一个自我实现的预言: 如果大多数人都不相信它，它可能真的就很难走到形成规模化拐点的那一天；反之，如果全行业都能达到共识，把目光投射过来一起推动，就能使它实现历史使命，来真正加速电动取代燃油的过程。而这个过程需要我们全产业链的共同发力。

我今天的分享就到这里，感谢各位。