Är cylindriska celler trendigt?
Helena Berg
2022-10-25
Tesla har sedan länge fokuserat på cylindriska celler. Tillsammans med Panasonic har de visat att cylindriska celler är något för BEV. Först var det 18650-celler, sedan kom 21700 och för två år sedan började vi alla prata om 4680-celler efter Tesla Battery Day 2020 [1]. Sedan dess har fler celltillverkare breddat sitt sortiment och bl.a. Samsung och LG Energy Solution sätter 4680-celler i produktion [2,3]. Dock har det varit ganska tyst från de större OEM:erna angående cylindriska celler. Tills att BMW nu satsar tiotals miljarder Euro i just cylindriska celler [4,5].
BMW gasar med alla cylindrar – 50 % mindre kostnad på packnivå
Historiskt sett har BMW använt prismatiska celler, men tidigare i år meddelade man att det är cylindriska celler som gäller för nästa generations BEV och det är ’large format cylindrical cells’ [4].
Förutom att byta cellformat kommer ingående delar i cellerna förbättras, lika så packdesignen och BMW menar allt sammantaget kommer ge ett batteripack med bättre prestanda och vara klart miljövänligare att tillverka.
BMWs nya batteripack (på 800 V) innehåller inga moduler och de säger att ”the battery system plays a key role in the body structure”, vilket kan tolkas som att de likt Tesla kommer använda battericellerna som strukturelement i chassit [6]. Laddningen förväntas gå betydligt snabbare mellan 10-80% SOC och med strömmar upp mot 500 A kan laddtiden reduceras med uppåt 30 %.
Batteripacket förväntas även reducera kostnaderna avsevärt och BMW tror att kostnaderna kan bli 50 % lägre jämfört med deras tidigare batteripack (baserade på prismatiska celler arrangerade i moduler) [6].
Optimerade 46XX-celler
Precis som Tesla kommer BMWs celler ha en diameter på 46 mm, men höjden kommer vara antingen 95 mm eller 120 mm (Tesla har 80 mm). Cellerna som BMW utvecklat kommer att integreras i en helt omarbetad helelektriska arkitektur – Neue Klasse.
Jämfört med BMWs prismatiska celler kommer de nya cylindriska ge 20% högre volumetrisk energitäthet och 30% längre räckvidd (WLTP) (dvs. mer än 800 km per laddning) [6].
När det kommer till kemin är det NMC-celler med högre nickelinnehåll och detta i kombination med en anod med ett högre innehåll av kisel. BMW hintar om att de i framtiden även öppnar upp för LFP-celler.
Nyligen meddelade BMW att de satsar tiotals miljarder Euro för att använda cylindriska celler [5]. Kinesiska CATL och EVE Energy ska bygga fyra Gigafactories med en total kapacitet på 80 GWh/år – en fabrik i Kina och en i Europa – och nu diskuteras utökning av fabriker även i Nordamerika [5]. En partner för BMW i USA är nu bekräftat – Envision AESC – som ska bygga en fabrik i South Carolina med en årlig produktionskapacitet upp till 30 GWh [7]. Om fabriken enbart ska tillverka celler till BMWs amerikanska marknad eller om andra OEM:er även kommer köpa celler från fabriken är idag inte klart.
Cylindriska celler vägen framåt?
Redan förra året föreslog Bloomberg att ett sätt att reducera kostnaderna för batterierna var att byta till cylindriska celler [8]. Marknaden för cylindriska Li-jonceller förutspås öka med närmare 10 miljarder USD från 2020 till 2025 och där den största ökningen kommer ske i Asien med just celler till fordonsindustrin som drivare [9]. En annan studie visar på att en ökad användning av cylindriska celler drivs från Nordamerika och där en ökning med 300 gånger kommer ske från nu fram till 2035 [10]. Och tre amerikanska fordonstillverkare – Tesla, Lucid och Rivian – verkar vara säkra på sin sak att cylindriska celler är det som gäller [11].
Egna kommentarer
När Tesla blev ett bilmärke som inte bara bilentusiaster kände till var det många inom fordonsbranschen som tyckte att Tesla var udda – cylindriska celler var ju inget för BEV, där gällde pouch-format. Cylindriska celler var till HEV. Punkt slut.
Tror Tesla gjorde rätt där och då att verkligen räkna igenom helheten. Och att de kunde använda en cell designad för bärbara datorer i en tid när dessa batterier var för stora för att passa i de allt tunnare datorerna. Kostnaden borde vara det lättaste att räkna på för Tesla.
BMW verkar också räknat på kostnaderna och optimerat cellen utifrån fordonsdesignen, eller tvärt om.
Ska bli intressant om det är fler av de större OEM:erna som följer efter och börjar använda cylindriska celler.
[1] 2020 Annual Meeting of Stockholders and Battery Day
[2] Samsung SDI to build 4680 pilot line in Cheonan
[3] LG Energy Solution to build 4680 cells in Ochang
[4] CATL Will Supply Cylindrical Battery Cells For Next Gen BMW EVs
[5] BMW bets on cylindrical battery cells for new class of EVs from 2025
[6] BMW To Use Round Battery Cells, 6 Gigafactories Confirmed
[7] BMW to source round cells from AESC in the USA
[8] Battery Pack Prices Fall to an Average of $132/kWh, But Rising Commodity Prices Start to Bite
[10] Benchmark Mineral Intelligence, newsletter, 16 september 2022.
[11] Are cylindrical cells the reason Lucid, Tesla, and Rivian lead in range?