中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：特斯拉宣布量產(chǎn)第100萬(wàn)顆4680電芯后，大圓柱電池名聲大噪，正在成為動(dòng)力電池賽場(chǎng)的一股重要?jiǎng)萘Α?/span>
“46系列的電池具備突出的安全性和經(jīng)濟(jì)性，使用過(guò)程不變形，身段苗條、終身可愛，正在成為動(dòng)力電池的終極技術(shù)方向?！眱|緯鋰能董事長(zhǎng)劉金成在電動(dòng)汽車百人會(huì)上表達(dá)了對(duì)這一電池技術(shù)路線的高度認(rèn)可。
“賭信”大圓柱，億緯鋰能已經(jīng)規(guī)劃了200GWh大圓柱與方形疊片產(chǎn)能，其中大圓柱電池占據(jù)了較大比例，預(yù)計(jì)2022年建成。
劉金成的判斷是，基于電池安全性和經(jīng)濟(jì)性的認(rèn)知，大圓柱電池將成為中高端新能源車的主要?jiǎng)恿﹄姵匦螒B(tài)。并連用4個(gè)“極致”強(qiáng)調(diào)了大圓柱優(yōu)勢(shì)，分別是“極致標(biāo)準(zhǔn)、極致可靠、極致制造與極致體系”。如可靠性上，圓柱在徑向幾乎不發(fā)生變化的耐膨脹性能，全生命周期結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、零應(yīng)力。
比克電池副總裁樊文光同樣看好大圓柱技術(shù)路線。他認(rèn)為，基于動(dòng)力電池高安全、性價(jià)比、長(zhǎng)續(xù)航、長(zhǎng)壽命、快充等需求金字塔判斷，大圓柱電池是未來(lái)5-10年內(nèi)中高端電動(dòng)車的最優(yōu)解。
對(duì)于市場(chǎng)需求空間，樊文光則十分“激進(jìn)”，結(jié)合已收到的客戶需求結(jié)合行業(yè)信息判斷，到2025年，大圓柱電芯至少會(huì)占30％以上的份額，也就是約480GWh，這已經(jīng)超過(guò)了21年全球（動(dòng)力電池）的總需求量。
此外，作為特斯拉圓柱電池主力供應(yīng)商，松下電器也是大圓柱電池的擁躉者，計(jì)劃今年小批量生產(chǎn)4680大圓柱電芯，明年啟動(dòng)大規(guī)模生產(chǎn)。
備受主機(jī)廠與電池企業(yè)追捧的大圓柱電池，系直徑46mm，高度覆蓋80mm-120mm的大圓柱電芯，由特斯拉在其2020年電池日首次公布。特斯拉通過(guò)做大電芯、無(wú)極耳設(shè)計(jì)、硅負(fù)極材料、干電極工藝制造工藝等材料、技術(shù)創(chuàng)新及工藝變革，實(shí)現(xiàn)圓柱電池安全、性能的最優(yōu)解。
憑借高能量密度、高安全及低成本優(yōu)勢(shì)，大圓柱電池已經(jīng)成為動(dòng)力電池企業(yè)攻堅(jiān)的重要方向之一，并且在產(chǎn)品端及應(yīng)用端吸引了一大批擁躉者與追隨者。
在應(yīng)用端，特斯拉、保時(shí)捷、江淮、東風(fēng)嵐圖等乘用車企相繼釋放出明確的大圓柱電池應(yīng)用信號(hào)。在供應(yīng)端，LG、松下、比克、力神、億緯鋰能、蜂巢能源等電池企業(yè)積極跟進(jìn)包括4680在內(nèi)的大圓柱電池。
特斯拉效應(yīng)拉動(dòng)，疊加全極耳技術(shù)突破，三元/鐵鋰技術(shù)并行等技術(shù)成熟，大圓柱在性能、成本、安全方面優(yōu)勢(shì)愈發(fā)明顯。在國(guó)內(nèi)外電池企業(yè)及供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)合力助推下，大圓柱電池迎來(lái)產(chǎn)業(yè)化臨界點(diǎn)，有望于2023年啟動(dòng)規(guī)模量產(chǎn)。
電池企業(yè)密集布局 2023年規(guī)模量產(chǎn)
作為4680大圓柱電池的提出者，特斯拉產(chǎn)業(yè)化也走在市場(chǎng)前端。
今年2月，特斯拉宣布在美國(guó)加州試點(diǎn)工廠下線第100萬(wàn)個(gè)4680電池下線，開啟大圓柱電池規(guī)模生產(chǎn)新階段。
目前，特斯拉已規(guī)劃在美國(guó)加利福尼亞州、德克薩斯州、內(nèi)華達(dá)州以及德國(guó)柏林的四個(gè)超級(jí)工廠自產(chǎn)4680電池。按照此前計(jì)劃，其4680電池的年產(chǎn)量將在2022年達(dá)到100GWh、在2030年達(dá)到3TWh。
作為特斯拉圓柱電池供應(yīng)商，松下緊隨其后，計(jì)劃今年上半年試產(chǎn)4680電池，2023年起為特斯拉生產(chǎn)4680電池，年產(chǎn)能10GWh，約滿足15萬(wàn)輛汽車的電池需求。
如此龐大的電池需求，除自產(chǎn)4680電池及松下供貨外，特斯拉也在去年8月開始尋找4680大圓柱電池的合作廠商，包括寧德時(shí)代、LG化學(xué)、億緯鋰能等。
國(guó)際上，LG規(guī)劃在韓國(guó)梧倉(cāng)工廠擴(kuò)建4680電池產(chǎn)能，計(jì)劃2022-2023年量產(chǎn)；三星SDI計(jì)劃2024 年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，以色列公司Storedot 則在去年9月宣布生產(chǎn)出第一款4680電池，計(jì)劃2024年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
國(guó)內(nèi)企業(yè)進(jìn)展同樣不容小覷。億緯鋰能已經(jīng)布局了4680與4695兩大型號(hào)，已規(guī)劃200GWh大圓柱與方形電池產(chǎn)能，預(yù)計(jì)2022年建成。其大圓柱材料已經(jīng)做到鎳9系的極致水平。
比克電池46系列大圓柱電池高度從80－120mm不等，能量密度達(dá)到275－300Wh／kg，計(jì)劃今年下半年小批量量產(chǎn)，2023年規(guī)模量產(chǎn)，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年將產(chǎn)能擴(kuò)充至80GWh。
主力電池企業(yè)集中規(guī)劃于2023年前后實(shí)現(xiàn)大圓柱電池產(chǎn)品的量產(chǎn)?？梢灶A(yù)見的是，在完成規(guī)模化量產(chǎn)與市場(chǎng)初期導(dǎo)入之后，大圓柱的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也許才剛剛開始。
配套供應(yīng)鏈產(chǎn)業(yè)化提速
大圓柱電池實(shí)現(xiàn)續(xù)航、充電及成本兼容及優(yōu)化，成為電動(dòng)汽車電池配套的一項(xiàng)重要選擇，產(chǎn)業(yè)化在即，供應(yīng)鏈配套環(huán)節(jié)加速跟進(jìn)，提前搶占4680電池市場(chǎng)化至高點(diǎn)。
46系大圓柱電池主輔材向高能量高倍率方向升級(jí)，高鎳正極、硅碳負(fù)極、補(bǔ)鋰劑、碳納米管、LiFSI等主輔材滲透率/用量有望提升。結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域，由于4680采用新構(gòu)型設(shè)計(jì)，制造門檻提升，使結(jié)構(gòu)件轉(zhuǎn)向定制化、殼體+蓋板成套采購(gòu)；設(shè)備方面，激光模切、激光焊等工序用量增加、高精度要求提升等。
硅基負(fù)極材料：作為理想的下一代負(fù)極材料，純硅比容量是石墨的10倍，但純硅在充電過(guò)程中膨脹近3x，目前采用氧化硅摻雜，摻雜含量約5%，4680電池有望提升至10%以上。
目前，以杉杉股份、貝特瑞為代表的負(fù)極企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)硅基負(fù)極量產(chǎn)及批量供貨，同時(shí)璞泰來(lái)、石大勝華、翔豐華、硅寶科技等公司處于布局、中試或研發(fā)階段。
高鎳材料：目前，包括寧德時(shí)代、松下、LG新能源、三星SDI、SKI等頭部電池企業(yè)已經(jīng)大規(guī)模量產(chǎn)供應(yīng)鎳含量超過(guò)80%三元電池，同時(shí)正在加快超高鎳電池的研發(fā)進(jìn)展。
其中，鎳含量達(dá)90%及以上的NCM9系、NCA9系和NCMA電池，可以將鈷含量降低至10%甚至5%以內(nèi)，成為了眾多電池企業(yè)的下一代拳頭產(chǎn)品。
新型鋰鹽LiFSi領(lǐng)域：包括天賜材料、永太科技、新宙邦、多氟多、宏氟鋰業(yè)、康鵬科技等企業(yè)都在積極擴(kuò)充LIFSI產(chǎn)能。規(guī)模化生產(chǎn)后成本優(yōu)勢(shì)將凸顯。
碳納米管領(lǐng)域：GGII預(yù)計(jì)，2022年中國(guó)碳納米管導(dǎo)電漿料出貨量將突破12萬(wàn)噸，至2025年將突破32萬(wàn)噸，成為鋰電池導(dǎo)電劑領(lǐng)域中成長(zhǎng)性最高的種類。
結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域：大圓柱電池結(jié)構(gòu)件技術(shù)壁壘高于2170圓柱電池，一是取消模組結(jié)構(gòu)、承載電流變大，二是尺寸變大、厚度變厚，三是底部和頂部分別設(shè)計(jì)防爆閥，正極集流盤與極柱直接焊接連接，帶有 CID 設(shè)計(jì)。
科達(dá)利宣布具備大圓柱4680電池結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)能力，將根據(jù)客戶的實(shí)際需求為客戶提供相應(yīng)的配套。斯萊克也表示4680結(jié)構(gòu)件新品在下游客戶的驗(yàn)證進(jìn)展順利。
前段干電極技術(shù)：將正負(fù)極顆粒與聚四氟乙烯（PTFE）粘結(jié)劑混合，使其纖維化，直接用粉末搟磨成薄膜壓到鋁箔或者銅箔上，制備出正負(fù)極片。可省略繁復(fù)的輥壓、干燥等工藝，大幅簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程， 提升生產(chǎn)效率，節(jié)省成本。
全極耳技術(shù)領(lǐng)域：逸飛激光圓柱全極耳“智造”系列解決方案可以針對(duì)不同的發(fā)展階段的電池企業(yè)提供試驗(yàn)設(shè)備、半自動(dòng)設(shè)備、全自動(dòng)設(shè)備、數(shù)字化車間交鑰匙工程。其圓柱全極耳“智造”數(shù)字化車間交鑰匙工程適合大批量、數(shù)字化生產(chǎn)。
需要警惕的是，干電極勻漿過(guò)程中活性材料的團(tuán)聚現(xiàn)象仍是大圓柱規(guī)模量產(chǎn)的最大挑戰(zhàn)，干電極、全極耳焊接等技術(shù)研發(fā)周期長(zhǎng)，并存在一定know-how，其他企業(yè)何時(shí)實(shí)現(xiàn)突破還需保持追蹤。
此外，電池生產(chǎn)良率也是一大關(guān)鍵，據(jù)了解八成的良品率下4680電池大規(guī)模量產(chǎn)并不具備經(jīng)濟(jì)性。
