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深度|大圓柱電池的戰(zhàn)爭!

時(shí)間:2023-07-20 09:23來源:24潮 作者:南希
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       這很可能是一場決定未來十年全球動(dòng)力電池,乃至儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)新格局的戰(zhàn)爭。
 
       “過去10年內(nèi),行業(yè)不斷創(chuàng)新,動(dòng)力電池能量密度的增長帶來了續(xù)航里程6至7倍的提升,同時(shí)成本也下降了8成。” 寧德時(shí)代董事長曾毓群曾如此說道。
 
       在過去激蕩的十幾年間,中國鋰電從行業(yè)追趕者成為了產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)者,這既是一部不屈不撓的奮斗史,也是一部永不停歇的創(chuàng)新史。在技術(shù)為王的時(shí)代,最高效的商業(yè)模式是什么,就是每一個(gè)企業(yè)集中所有力量于一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行攻堅(jiān),最終共同完成產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新。這一種模式,在當(dāng)今的半導(dǎo)體、芯片、新能源等領(lǐng)域仍在轟轟烈烈地上演。
 
       縱觀世界電池發(fā)展歷史,每一代電池技術(shù)的成熟發(fā)展和商業(yè)化應(yīng)用均需要經(jīng)過數(shù)十年的驗(yàn)證。時(shí)下,鋰電池產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新一輪的技術(shù)迭代期,又到了決定下一個(gè)十年產(chǎn)業(yè)新格局的歷史關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
 
       “單體能量提升5倍,行駛里程提高16%;未來,隨著電池材料和汽車設(shè)計(jì)的改進(jìn),將使續(xù)航里程凈增加56%,生產(chǎn)成本下降54%。”這是2020年特斯拉在其 “電池日” 上公布的4680大圓柱電池一系列核心數(shù)據(jù),震撼業(yè)界。
 
       億緯鋰能董事長劉金成曾公開表示,“大圓柱電池成為行業(yè)的王者,已經(jīng)初露曙光。” 比克電池副總裁樊文光今年4月也表示,“大圓柱電池的量產(chǎn),已進(jìn)入到黎明前的攻堅(jiān)階段。”
 
       樊文光認(rèn)為,作為未來5-10年內(nèi)中高端電動(dòng)車的最優(yōu)解和電動(dòng)汽車滲透率的突破口,2025年中國大圓柱電芯市占率將超過30%,超過2021年全球總需求量。大圓柱之 “大” 并不只在于電池尺寸,更在于步子之大、前景之大和挑戰(zhàn)之大。
 
       最新消息,6月17日特斯拉通過其官方推特發(fā)文稱,其位于美國得州的超級(jí)工廠生產(chǎn)了第1000萬顆4680電池電芯。據(jù)了解,1000萬顆4680電池電芯可滿足約1.2萬輛Model Y車型動(dòng)力電池配套需求。特斯拉的大圓柱電池計(jì)劃雄心勃勃,未來的4680電池產(chǎn)能將提升至1000GWh以上,其長期產(chǎn)能目標(biāo)甚至達(dá)到2TWh、3TWh。
 
       除特斯拉外,寶馬、奔馳、通用、保時(shí)捷、沃爾沃等車企巨頭也都紛紛宣布未來將使用或考慮使用大圓柱電池,都希望在下一代車型和電池設(shè)計(jì)上爭取主動(dòng)權(quán)。
 
       如今,寧德時(shí)代、億緯鋰能、松下、LG新能源、三星SDI、比克電池等海內(nèi)外電池巨頭目前也紛紛下場,重金布局大圓柱電池領(lǐng)域,加速大圓柱電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
 
       綜合各券商研報(bào)及相關(guān)公司公告,預(yù)計(jì)2025年大圓柱電池市場需求在144.2GWh-235GWh;其中華泰證券分析認(rèn)為,2027 年全球大圓柱電池裝機(jī)量有望達(dá)到429.0GWh,對(duì)應(yīng)總體市場規(guī)模將達(dá)到2144.8億元人民幣。
 
       毫無疑問,“大圓柱電池” 的時(shí)代序幕已經(jīng)開啟,「24潮團(tuán)隊(duì)」綜合產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢分析及判斷,未來誰能更快速且高效地完成產(chǎn)業(yè)布局,可能將成為決定這樣新技術(shù)戰(zhàn)爭成敗的關(guān)鍵。
 
01 戰(zhàn)略優(yōu)勢與市場空間分析

五大戰(zhàn)略優(yōu)勢,2025年市場需求超100GW,市場空間超1000億元

 
       如果按照封裝形式來劃分,鋰電池可以分為方形、圓柱、軟包三種形態(tài),從技術(shù)角度看,三種形態(tài)的電池各有千秋,且各有劣勢。
 
       近年在寧德時(shí)代和比亞迪等頭部動(dòng)力電池企業(yè)帶動(dòng)下,方形電池一直占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位,以2022年國內(nèi)市場為列,方形電池繼續(xù)一路狂飆,全年裝機(jī)量約為273.9GWh,同比增長95.8%,占比攀升至90.8%;軟包電池裝機(jī)量約為17.7GWh,同比增長76.8%,占比為5.9%;而圓柱電池裝機(jī)10.1GWh,同比增長8.4%,增長最為緩慢,市場份額已降至3.4%。
 
       但事實(shí)上,通過技術(shù)及數(shù)據(jù)分析,大圓柱電池在經(jīng)濟(jì)性、安全性和回收利用價(jià)值等方面都更具明顯優(yōu)勢。比如在降本方面,46系列電芯體積變大,需要的電池單體數(shù)量下降,焊接配件相應(yīng)減少,提高電池成組效率,簡化BMS管理難度;而在性能方面,較大尺寸使得金屬外殼占比降低、正負(fù)極活性材料的比例上升,能量密度提高;此外全極耳技術(shù)的應(yīng)用,亦可縮短電子路徑,降低電池內(nèi)阻,減小充放電過程中的損耗,提升放電效率。
       可以說,幾乎是特斯拉憑借一己之力,扛起了 “大圓柱電池” 技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化崛起的大旗。
 
       縱觀圓柱電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,從1991年索尼公司發(fā)明首款商業(yè)化鋰電池-18650圓柱電池起,到圓柱電池首次規(guī)�;瘧�(yīng)用電動(dòng)汽車,就用了近17年時(shí)間。
 
       時(shí)間回?fù)艿?008年,特斯拉首款豪華轎跑車 Roadster正式上市,其搭載的電池是松下生產(chǎn)的近7000顆圓柱電池,開創(chuàng)電動(dòng)汽車應(yīng)用圓柱電池的先河。
 
       此后,特斯拉與松下持續(xù)推進(jìn)大圓柱電池產(chǎn)業(yè)互進(jìn)程,到了2017年,特斯拉又與松下聯(lián)合推出21700圓柱電池并搭載于Model 3中,該電池采用NCA+少量摻硅負(fù)極方案,單體容量較18650電池提升約50%。
 
       直到2020 年特斯拉在其 “電池日” 上正式公布了4680大圓柱電池這一創(chuàng)新產(chǎn)品。據(jù)介紹,4680電池是一種新型大圓柱電池,直徑46毫米,高度80毫米。單體能量方面,特斯拉宣稱4680電池是現(xiàn)有2170電池的五倍。特斯拉表示,相比2170電池組,4680電池組將使車輛的行駛里程提高16%。未來,隨著電池材料和汽車設(shè)計(jì)的改進(jìn),將使續(xù)航里程凈增加56%,生產(chǎn)成本下降54%。
 
       一句話,這一產(chǎn)品一旦實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)將為特斯拉構(gòu)筑巨大的技術(shù)與成本優(yōu)勢。
       我們進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)現(xiàn),4680大圓柱電池本質(zhì)是電池結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,能夠做到大容量和高能量密度的同時(shí),兼具散熱佳、集成度高的優(yōu)點(diǎn),但對(duì)材料體系、生產(chǎn)工藝及設(shè)備都提出更高要求。相較于方形、軟包封裝,升級(jí)后的大圓柱電池在動(dòng)力電池領(lǐng)域優(yōu)勢明確,主要體現(xiàn)在五個(gè)方面:
 
       首先,在安全性方面,大圓柱電池是目前幾種主流電池形態(tài)中安全性最高的,因其應(yīng)力均勻,散熱性能好,電芯數(shù)量下降與無極耳設(shè)計(jì)等降低了電池的熱管理難度,疊加泄壓閥、集成結(jié)構(gòu)件等技術(shù)增強(qiáng)了電池包的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度;
 
       再看性價(jià)比方面,由于工藝簡單、高度標(biāo)準(zhǔn)化、在整包層面結(jié)構(gòu)件減少、成組簡單等因素,大圓柱電池在整體成本上具備一定優(yōu)勢;
 
       其次在續(xù)航方面,大圓柱電池的高安全上限使得其可以支持高鎳三元、硅基負(fù)極等更為激進(jìn)、更高能量密度的化學(xué)體系,據(jù)特斯拉數(shù)據(jù),相比21700電池,4680電池的單體電芯容量提高5倍,續(xù)航提高16%;
 
       而在使用壽命方面,三元電芯雖然循環(huán)次數(shù)相對(duì)較少,但是因?yàn)楦吣芰棵芏�,能量吞吐量和日歷壽命高,因此其在使用壽命上并不存在劣勢;
 
       最后在快充方面,因?yàn)椴捎脽o極耳技術(shù),縮短了電子電流在電池中的移動(dòng)距離,從而大幅提高充電速度。業(yè)內(nèi)人士分析指出基于大圓柱的高安全性,使它成為搭載兼顧高能量和超級(jí)快充的最佳載體。大圓柱電池能夠在保障安全和足夠的續(xù)航里程的同時(shí),進(jìn)一步提升快充性能,助力電動(dòng)車使用體驗(yàn)媲美燃油車。
 
       根據(jù)華泰證券的研究,大圓柱電池在電動(dòng)汽車領(lǐng)域優(yōu)勢顯著,有望成為中高端電動(dòng)車的最優(yōu)解。事實(shí)上,動(dòng)力電池近兩年大量新進(jìn)入者主要從大眾型產(chǎn)品做起,持續(xù)加碼產(chǎn)能導(dǎo)致同質(zhì)化競爭、低端產(chǎn)能過剩,而在中高端電池方面,確實(shí)呈現(xiàn)出 “供不應(yīng)求” 的趨勢。
 
       目前除了特斯拉,寶馬、梅賽德斯奔馳、通用、保時(shí)捷、沃爾沃等車企巨頭也都紛紛宣布未來將使用或考慮使用大圓柱電池,都希望在下一代車型和電池設(shè)計(jì)上爭取主動(dòng)權(quán)。
 
       其中寶馬集團(tuán)是另一家明確將大圓柱電池視為未來主要技術(shù)方向的車企,將用于其新世代(Neue Klasse)車型架構(gòu)的純電車型,其此前選用的技術(shù)路線則是方形電池。
 
       去年下半年,寶馬集團(tuán)分別與寧德時(shí)代、億緯鋰能、遠(yuǎn)景動(dòng)力達(dá)成大圓柱電池電池采購合同。三家電池供應(yīng)商將分別在中國、歐洲和北美建立電池工廠,為寶馬集團(tuán)供貨。總體規(guī)模達(dá)110GWh,按照純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池容量在60-90KWh范圍計(jì)算,滿產(chǎn)后裝車輛將超過110萬輛。
 
       和特斯拉類似,寶馬集團(tuán)選用的大圓柱電池也采用46毫米的直徑,但電池高度并非80毫米,而是采用了95毫米和120毫米兩種選項(xiàng)。
 
       在特斯拉和寶馬集團(tuán)兩大車企巨頭帶領(lǐng)下,“大圓柱電池有望成為未來技術(shù)主流” 近乎已是行業(yè)共識(shí)。
 
       此外,今年1月28日,據(jù)TheElec報(bào)道,通用汽車正在考慮在其電動(dòng)汽車中使用圓柱形電池而非軟包電池。其未來的新電動(dòng)汽車平臺(tái)上將支持使用類似4680規(guī)格的大圓柱電池,但具體規(guī)格尚未有新消息流出。
 
       在國內(nèi)市場,蔚來計(jì)劃將在2024年推出自研的800V高壓平臺(tái)電池包。業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì),上述800V高壓電池包將采用4680圓柱電池,計(jì)劃將搭載到蔚來第三代平臺(tái)(NT3)的車型上。
 
       而江淮汽車則認(rèn)為高鎳+硅 “46系” 圓柱電池,一方面可以做到高安全;另一方面電芯可以實(shí)現(xiàn)豎放,在整車設(shè)計(jì)和空間利用方面有著更為明顯的優(yōu)勢。目前 “46系” 圓柱電池江淮主要走的是合作研發(fā)的模式,并且已在研發(fā)4680等多款大圓柱電芯,也有部分從外部供應(yīng)商(中比能源)導(dǎo)入。
       事實(shí)上,除了車用領(lǐng)域之外,大圓柱電池也在加速滲透戶用儲(chǔ)能領(lǐng)域。當(dāng)前鋰離子電池中磷酸鐵鋰電池的安全性更高,但能量密度偏低、成本低,更適用于儲(chǔ)能領(lǐng)域。其中戶用儲(chǔ)能市場對(duì)容量、便攜的需求不同,進(jìn)而對(duì)電芯靈活串并聯(lián)的要求更高,以磷酸鐵鋰材料為主的大圓柱電池憑借其靈活成組優(yōu)勢在戶用儲(chǔ)能領(lǐng)域性能凸顯,包括億緯鋰能、鵬輝能源、海辰儲(chǔ)能、中比新能源、 時(shí)代聯(lián)合等電池企業(yè)均陸續(xù)推出了針對(duì)戶用儲(chǔ)能市場的大圓柱磷酸鐵鋰電池。
 
       目前大圓柱磷酸鐵鋰電池備受戶用儲(chǔ)能市場的青睞,由于儲(chǔ)能系統(tǒng)的升級(jí)對(duì)電池容量、成本、功率以及安全性提出了更高的要求。大圓柱電池得益于無極耳技術(shù)、制造工藝和材料體系優(yōu)化,在單體容量、成本、性能、循環(huán)和安全方面優(yōu)勢明顯,例如大圓柱電池采用的磷酸鐵鋰材料本身具備較高的安全性,同時(shí)大圓柱電池采用高強(qiáng)度鋼殼設(shè)計(jì),受極組膨脹影響形變小、抗沖擊、可靠性更高。結(jié)合市場需求和技術(shù)迭代來看,大圓柱電池發(fā)展趨勢明顯,目前相關(guān)企業(yè)正積極針對(duì)大圓柱儲(chǔ)能電池展開研發(fā)工作,致力于將大圓柱電池的循環(huán)壽命向5000次甚至更高次數(shù)推進(jìn)。
 
       綜合各券商研報(bào)及相關(guān)公司公告,預(yù)計(jì)到2025年,全球大圓柱電池市場需求將達(dá)到144.2GWh-235GWh,比如中金公司樂觀預(yù)測2025年4680大圓柱電池市場滲透率將達(dá)到16%;另據(jù)華泰證券預(yù)測,2027年全球大圓柱電池裝機(jī)量有望達(dá)到429.0GWh,對(duì)應(yīng)總體市場規(guī)模將達(dá)到2144.8 億元,2023-2027年CAGR為110.7%。



02 核心玩與產(chǎn)布

8家企業(yè)遠(yuǎn)期產(chǎn)能規(guī)劃超600GWh,遠(yuǎn)超未來五年需求預(yù)測
 
       為了在未來新一輪產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)爭中占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位,不僅特斯拉,幾乎所有動(dòng)力電池巨頭在加速推進(jìn)大圓柱電池領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局,一場全球化競爭已不可避免。
 
       不過,從目前全球大圓柱電池產(chǎn)業(yè)格局看,日韓企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位。據(jù)EVTank數(shù)據(jù),日本松下、韓國的LG新能源和三星SDI三家企業(yè)在圓柱電池的市場份額合計(jì)由2021年的48.9%增長到2022年的59.7%。
 
       但真正的產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)爭才剛剛開始,未來隨著巨頭間進(jìn)擊策略的調(diào)整、戰(zhàn)略執(zhí)行的快慢等等,都將對(duì)未來產(chǎn)業(yè)格局產(chǎn)生較大影響,誰勝誰劣,言之過早。
 
       據(jù)24潮團(tuán)隊(duì)綜合公司公告及券商研報(bào)統(tǒng)計(jì),截止目前僅特斯拉、松下、LG新能源、三星SDI、寧德時(shí)代、億緯鋰能、比克電池、AESC等8家動(dòng)力電池巨頭2025年大圓柱電池產(chǎn)能規(guī)劃已達(dá)633GWh!
 
       在海外,推進(jìn)速度最快,擴(kuò)張最兇猛的當(dāng)屬特斯拉。2022年12月,特斯拉官方在Twitter平臺(tái)上表示,4680電池團(tuán)隊(duì)在加州弗雷蒙特工廠一周內(nèi)完成了86.8萬個(gè)4680電池的建造,相當(dāng)于1千輛Model Y電動(dòng)汽車所需的電池?cái)?shù)量,預(yù)計(jì)對(duì)應(yīng)電池年化產(chǎn)量約4GWh;根據(jù)2023年1月的特斯拉2022年業(yè)績電話會(huì)議,特斯拉將耗資36億美元投資擴(kuò)建內(nèi)華達(dá)工廠,用于生產(chǎn)電動(dòng)重卡Semi和4680電池,其中電池產(chǎn)能規(guī)劃100GWh。
 
       此外,特斯拉得州超級(jí)工廠布局了四條4680電池生產(chǎn)線,一條已經(jīng)投產(chǎn),其余三條處于調(diào)試和安裝階段。6月17日,特斯拉再次通過其官方推特發(fā)文稱,其位于美國得州的超級(jí)工廠生產(chǎn)了第1000萬顆4680電池電芯。據(jù)了解,1000萬顆4680電池電芯可滿足約1.2萬輛Model Y車型動(dòng)力電池配套需求。特斯拉的大圓柱電池計(jì)劃雄心勃勃,未來計(jì)劃將4680電池產(chǎn)能提升至1000GWh以上,其長期產(chǎn)能目標(biāo)甚至達(dá)到2TWh、3TWh。
 
       在海外動(dòng)力電池巨頭中擴(kuò)張最猛的企業(yè)則是LG新能源,其到2025年大圓柱電池產(chǎn)能規(guī)劃達(dá)120GWh,其次是松下,其到2025年大圓柱電池產(chǎn)能規(guī)劃近80GWh;另根據(jù)三星SDI官方公告,三星SDI計(jì)劃在今年晚些時(shí)候開始試產(chǎn)磷酸鐵鋰(LFP)電池和鎳錳電池,并計(jì)劃最早于Q3季度,開始為特斯拉的Model Y汽車生產(chǎn)圓柱形4680電池,其2025年大圓柱電池產(chǎn)能規(guī)劃約為24GWh。
 
       回到國內(nèi)市場,在大圓柱電池領(lǐng)域布局最深,推進(jìn)最兇猛的企業(yè)當(dāng)屬億緯鋰能,其2025年大圓柱電池產(chǎn)能規(guī)劃高達(dá)200GWh,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于寧德時(shí)代40GWh和比克電池30GWh的產(chǎn)能規(guī)劃目標(biāo)。
 
       在去年12月9日億緯鋰能就發(fā)布公告稱,計(jì)劃募集不超過70億元資金用于投資建設(shè) “23GWh圓柱磷酸鐵鋰儲(chǔ)能動(dòng)力電池項(xiàng)目” 和 “21GWh大圓柱乘用車動(dòng)力電池項(xiàng)目”。
       據(jù)24潮團(tuán)隊(duì)了解,億緯鋰能計(jì)劃生產(chǎn)的圓柱磷酸鐵鋰動(dòng)力儲(chǔ)能電池和46系列三元大圓柱電池已取得國內(nèi)外多家知名客戶的意向性需求。其中23GWh圓柱磷酸鐵鋰儲(chǔ)能動(dòng)力電池項(xiàng)目已獲得5個(gè)客戶合計(jì)77.12GWh的意向性需求,需求周期均為未來5年內(nèi);而 “21GWh 大圓柱乘用車動(dòng)力電池項(xiàng)目” 則已取得8個(gè)客戶科技301.93GWh的意向性需求,需求周期為5-9年。
 
       另據(jù)24潮團(tuán)隊(duì)了解,截至6月25日,億緯鋰能圓柱磷酸鐵鋰電池已取得的未來5年的客戶意向性需求合計(jì)約88GWh,三元大圓柱電池已取得未來 5 年的客戶意向性需求合計(jì)約 392GWh。

       此外,目前已有多家企業(yè)密集布局大圓柱磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池。2023年1月24日,特斯拉首次確認(rèn)不僅會(huì)將4680電池用在電動(dòng)汽車上,還會(huì)將其拓展到儲(chǔ)能領(lǐng)域,例如戶儲(chǔ)電池Powerwall。國內(nèi)包括億緯鋰能、鵬輝能源、海辰儲(chǔ)能、航天鋰電等不少電池企業(yè)自2022年已經(jīng)規(guī)劃或開始布局適用于儲(chǔ)能市場的磷酸鐵鋰大圓柱電池。億緯鋰能針對(duì)戶儲(chǔ)市場推出了40135系列大圓柱磷酸鐵鋰電池。鵬輝能源推出的40135型號(hào)大圓柱磷酸鐵鋰電池已收到客戶訂單,適用于便攜儲(chǔ)能、戶用儲(chǔ)能等多領(lǐng)域。此外,時(shí)代聯(lián)合、中比新能源、華立源和博立威等企業(yè)都在通過做大圓柱電芯尺寸來降低成本,進(jìn)而滿足戶用儲(chǔ)能電池應(yīng)用場景需求。
       盡管未來大圓柱電池前景廣闊,但根據(jù)目前各產(chǎn)業(yè)巨頭的產(chǎn)能規(guī)劃,未來仍需警惕可能面臨的產(chǎn)能過剩風(fēng)險(xiǎn)。如前文所述 “僅特斯拉、松下、LG新能源、三星SDI、寧德時(shí)代、億緯鋰能、比克電池、AESC等8家動(dòng)力電池巨頭2025年大圓柱電池產(chǎn)能規(guī)劃就已達(dá)633GWh!” ,而券商較為樂觀的預(yù)測則是2025年大圓柱電池市場需求約為235GWh,2027年也不過429GWh。
 
       或許,未來各巨頭間產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程快慢可能將成為戰(zhàn)爭成敗關(guān)鍵。
 
03 產(chǎn)業(yè)化難題與挑戰(zhàn)

部分技術(shù)難點(diǎn)尚未解決,產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程;遠(yuǎn)低于預(yù)期
 
       大圓柱電池的技術(shù)優(yōu)勢已經(jīng)毋庸置疑,但在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中仍面臨諸多問題和挑戰(zhàn)。
 
       眾所周知,相比于傳統(tǒng)電池,4680大圓柱電池不僅僅是在尺寸上進(jìn)行升級(jí),更主要是工藝層面上進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新。而目前大圓柱電池現(xiàn)階段的量產(chǎn)瓶頸就主要來自工藝層面,亟需聯(lián)合鋰電設(shè)備企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品和工藝升級(jí)。
 
       其中大圓柱電池生產(chǎn)流程主要包括:電極制備、電芯卷繞、組裝、注液、化成、分選等幾大工序。大圓柱電池與21700電池生產(chǎn)工藝差別之處主要在于:極耳模切與揉平、集流盤焊接等工序,這為其實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程增加了較多難點(diǎn),直接影響了4680電池的良品率,這是導(dǎo)致電池規(guī)模量產(chǎn)的困難之一。
       根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,大圓柱電池實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)需達(dá)到90%以上的良率,而通常鋰電池制造需要達(dá)到95%以上的良率量產(chǎn)才具備經(jīng)濟(jì)性。
 
       從特斯拉良品率走勢看,特斯拉4680產(chǎn)線最初良率只有20% ,2021年特斯拉4680試驗(yàn)線良品率約在80%。2022年年初,據(jù)Tesla motors clubs上流出的信息,在2022年1月22日特斯拉佛里蒙特工廠共生產(chǎn)了6813顆4680電芯,平均良品率達(dá)92%。但相比于21700圓柱電池的95%+的良品率仍存在一定差距。
 
       而國內(nèi)部分布局4680的電池企業(yè)目前還處于B樣階段,良率在50%附近。因此未來良品率率先達(dá)標(biāo)并可實(shí)現(xiàn)高能量密度體系量產(chǎn)的企業(yè),將成為4680技術(shù)革命的充分受益者。
 
       實(shí)際上,自特斯拉在2020年電池日上發(fā)布4680電池至今,已有近三年時(shí)間,但其大圓柱電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程也并不順利。根據(jù)建約車評(píng)的計(jì)算,特斯拉得州工廠從2020年到2023年,三年時(shí)間內(nèi)4680電池累計(jì)產(chǎn)能僅約為0.816GWh,量產(chǎn)進(jìn)度仍然不及投資者預(yù)期。從特斯拉官宣的4680電池量產(chǎn)情況來看,完全量產(chǎn)并全面裝車特斯拉旗下的各類主力車型仍不現(xiàn)實(shí),尚需時(shí)日。短時(shí)間內(nèi),特斯拉只能做到部分車型的試安裝和少量車型覆蓋。
 
       據(jù)建約車評(píng)的《特斯拉4680電池的 “量產(chǎn)枷鎖”》 一文,可從2022年美國加州大學(xué)圣地亞哥分校(University of California, San Diego)對(duì)特斯拉4680的拆解數(shù)據(jù)上看出,特斯拉的4680電池指標(biāo)距離2020年電池日上公布的數(shù)據(jù)相比,還有相當(dāng)大的距離。在材料上,2022年年底版本的4680電池正極沒有采用干電極技術(shù),負(fù)極也并未摻入硅。整體正負(fù)極材料并無顯著的變化。
       而在電池性能上,在圣地亞哥分校實(shí)驗(yàn)室2.5Ah的放電電流下,4680實(shí)測容量僅為23.5Ah。在體積提升將近5倍的前提下,與2710單體4.84Ah的容量相比,4680也沒有做到像之前電池日公布的5倍能量提升。
 
       而根據(jù)浙商證券分析,干電極工藝難題是(特斯拉)4680 尚未大規(guī)模量產(chǎn)的主要原因。根據(jù) INSIDEEVs報(bào)道,2023年4月特斯拉聘請(qǐng)電池專家來完成4680電池干電極工藝難題,有望加速4680量產(chǎn)進(jìn)程。
 
       顯然特斯拉的46電池系列仍然在掙脫4680量產(chǎn)枷鎖的途中狂奔,市場也期待未來有更多更具有確定性消息。
 
       作為特斯拉最重要的電池供貨商,松下在日本和歌山新建的10GWh的為特斯拉供貨的4680電池產(chǎn)線已于2022年5月底完成電池原型開發(fā),原計(jì)劃于2023年4月開始試生產(chǎn)。然而直到23年5月松下表示,公司4680大圓柱電池的量產(chǎn)時(shí)間將推遲到2024年4月-9月,延期一年量產(chǎn)。松下表示,公司 “將引入制造設(shè)施,以提高產(chǎn)品性能”。
 
       高工產(chǎn)研鋰電研究所(GGII)分析認(rèn)為主要有兩方面的原因:1)技術(shù)路線差異。松下大圓柱一脈相承于其21700電池技術(shù),主要采用多極耳(五極耳)技術(shù)路線,而特斯拉大圓柱電池采用全極耳技術(shù)路線,電池設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的不同直接導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)熱電分離等方案不同;2)電池性能相比同行優(yōu)勢不足,倉促推出產(chǎn)品市場競爭力不夠。結(jié)合公開資料,國內(nèi)全極耳46系大圓柱單電芯能量密度超330Wh/kg(9系高鎳+硅基),相比松下大圓柱電池能量密度超5%~10%(8系高鎳+石墨)。此外多極耳電池相對(duì)全極耳電池而言,內(nèi)阻偏高,熱分散性相對(duì)較差。
 
       松下動(dòng)力電池負(fù)責(zé)人Yasuaki Takamoto早前對(duì)媒體表示:“生產(chǎn)這些更大的電池,工藝必須要比目前提高一到兩個(gè)水平,否則就會(huì)出現(xiàn)安全問題。” 他補(bǔ)充說,松下的安全生產(chǎn)系統(tǒng) “絕對(duì)讓松下在這個(gè)業(yè)務(wù)占據(jù)上風(fēng)。”
 
       此外,特斯拉的韓國供應(yīng)商LG新能源去年6月份約宣布投資5800億韓元在其韓國奧昌工廠建設(shè)4680電池產(chǎn)線,三星SDI緊隨其后宣布于韓國天安工廠準(zhǔn)備建設(shè)供特斯拉使用的4680電池測試產(chǎn)線,年產(chǎn)能略低于1GWh,試生產(chǎn)完成后,量產(chǎn)線將安排在馬來西亞,預(yù)計(jì)產(chǎn)能8-12GWh,但目前也仍未傳出明確的量產(chǎn)消息時(shí)間。
 
       作為國內(nèi)最快可能實(shí)現(xiàn)大圓柱電池量產(chǎn)的公司,億緯鋰能已被市場寄予厚望。早在2021年4月的上海車展期間,億緯鋰能就展示其研發(fā)的4680電池,并高調(diào)宣布公司大圓柱大鐵鋰的路線方針,在湖北荊門建設(shè)20GWh年產(chǎn)能的大圓柱電芯產(chǎn)線。2022年9月,億緯鋰能因?yàn)楂@得寶馬集團(tuán)的46系列(電池直徑46mm)大圓柱鋰電池的訂單備受關(guān)注,而在當(dāng)年12月的新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)上,億緯鋰能也發(fā)布了350Wh/kg的4695大圓柱鋰電池電芯的研發(fā)樣品。
 
       根據(jù)相關(guān)市場信息,億緯在荊門的大圓柱中試線(年產(chǎn)能20GWh)已在去年底投產(chǎn),累計(jì)生產(chǎn)超50萬顆電芯,整體優(yōu)率超92%。根據(jù)公司對(duì)投資者的最新回應(yīng),近段時(shí)間在解決客戶的量產(chǎn)線審核工作,預(yù)計(jì)下半年或許能夠看到億緯的量產(chǎn),目前主要針對(duì)國內(nèi)動(dòng)力的客戶,三元為主,型號(hào)主要是4695這些。未來億緯也需要給寶馬做配套,主要是寶馬9系,但可能也要到2025年了。
 
       億緯鋰能在最新的調(diào)研中表示,現(xiàn)在大圓柱根本是要解決制造的問題,而不是研發(fā)的問題,也是表明了大圓柱電池的真正的難點(diǎn)在于量產(chǎn)的過程,是否具備高度產(chǎn)品性能一致性和規(guī)模化交付能力才是關(guān)鍵所在。
 
       在今年的寧德年度業(yè)績發(fā)布會(huì)上,曾毓群表示公司已研發(fā)成功4680、4695等大圓柱電池。“同比進(jìn)行測試,我們的大圓柱電池循環(huán)壽命是國內(nèi)外友商的3倍以上,能量密度比友商高出10%以上,安全性遠(yuǎn)超友商,接近麒麟電池。寧德時(shí)代已經(jīng)規(guī)劃了8條產(chǎn)線、12GWh的4680大圓柱電池產(chǎn)能,并2022年9月宣布將于中國和歐洲各建20GWh產(chǎn)能,預(yù)計(jì)2024年開始量產(chǎn)并于2025年正式交付。未來我們?nèi)孕栌^察其電池實(shí)際交付的具體情況。
 
       目前來看,大圓柱電池領(lǐng)域的各家都仍處于從實(shí)驗(yàn)室走向量產(chǎn)的過程中,但這一旅途注定不會(huì)一帆風(fēng)順。
 
       設(shè)想下,未來在車企和電池巨頭共同努力下,大圓柱電池一旦突破工藝技術(shù)的制約,隨著良率的提升勢必將加速其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,大圓柱電池將擁有與方形電池 “共分天下” 的潛力與勢頭。如果再結(jié)合一些新技術(shù)的率先應(yīng)用,大圓柱電池未來甚至可能占據(jù)主導(dǎo)地位。
 
       筆者認(rèn)為,正如目前三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池共存一樣,多電池路徑共存,企業(yè)為用戶減少焦慮而進(jìn)行的多種技術(shù)探索都是有價(jià)值的。
 
       幾個(gè)月前,比亞迪在接受投資者調(diào)研時(shí)曾表示,在現(xiàn)在的市場環(huán)境下,企業(yè)最需要的就是 “快”,“快魚吃慢魚” 比 “大魚吃小魚” 更恰當(dāng),所以企業(yè)一定要速度為先。
 
       毫無疑問,時(shí)下,動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入新一輪的技術(shù)迭代期,又到了決定下一個(gè)十年產(chǎn)業(yè)新格局的歷史關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。筆者認(rèn)為,未來誰能解決大圓柱電池的技術(shù)痛點(diǎn),誰能夠最先實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn),誰就可能擁有改變或重塑產(chǎn)業(yè)新格局的力量與歷史機(jī)遇。
 
(責(zé)任編輯:子蕊)
文章標(biāo)簽: 大圓柱電池
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