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大圓柱電池“攪動”產業鏈變局
來源: | 作者:盛弘電子 | 發布時間: 2022-05-06 | 110 次瀏覽 | 分享到:
憑借高能量密度、高安全及低成本優勢,大圓柱電池已經成為動力電池企業攻堅的重要方向之一,并且在產品端及應用端吸引了一大批擁躉者與追隨者。


摘要

憑借高能量密度、高安全及低成本優勢,大圓柱電池已經成為動力電池企業攻堅的重要方向之一,并且在產品端及應用端吸引了一大批擁躉者與追隨者。


特斯拉宣布量產第100萬顆4680電芯后,大圓柱電池名聲大噪,正在成為動力電池賽場的一股重要勢力。

 

“46系列的電池具備突出的安全性和經濟性,使用過程不變形,身段苗條、終身可愛,正在成為動力電池的終極技術方向?!眱|緯鋰能董事長劉金成在此前的電動汽車百人會上表達了對這一電池技術路線的高度認可。

 

“賭信”大圓柱,億緯鋰能已經規劃了200GWh大圓柱與方形疊片產能,其中大圓柱電池占據了較大比例,預計2022年建成。

 

劉金成的判斷是,基于電池安全性和經濟性的認知,大圓柱電池將成為中高端新能源車的主要動力電池形態。并連用4個“極致”強調了大圓柱優勢,分別是“極致標準、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生變化的耐膨脹性能,全生命周期結構穩定、零應力。


比克電池副總裁樊文光同樣看好大圓柱技術路線。他認為,基于動力電池高安全、性價比、長續航、長壽命、快充等需求金字塔判斷,大圓柱電池是未來5-10年內中高端電動車的優解。

 

對于市場需求空間,樊文光則十分“激進”,結合已收到的客戶需求結合行業信息判斷,到2025年,大圓柱電芯至少會占30%以上的份額,也就是約480GWh,這已經超過了21年全球(動力電池)的總需求量。

 

此外,作為特斯拉圓柱電池主力供應商,松下電器也是大圓柱電池的擁躉者,計劃今年小批量生產4680大圓柱電芯,明年啟動大規模生產。

 

備受主機廠與電池企業追捧的大圓柱電池,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。特斯拉通過做大電芯、無極耳設計、硅負極材料、干電極工藝制造工藝等材料、技術創新及工藝變革,實現圓柱電池安全、性能的最優解。

 

憑借高能量密度、高安全及低成本優勢,大圓柱電池已經成為動力電池企業攻堅的重要方向之一,并且在產品端及應用端吸引了一大批擁躉者與追隨者。

 

在應用端,特斯拉、保時捷、江淮、東風嵐圖等乘用車企相繼釋放出明確的大圓柱電池應用信號。在供應端,LG、松下、比克、力神、億緯鋰能、蜂巢能源等電池企業積極跟進包括4680在內的大圓柱電池。

 

特斯拉效應拉動,疊加全極耳技術突破,三元/鐵鋰技術并行等技術成熟,大圓柱在性能、成本、安全方面優勢愈發明顯。在國內外電池企業及供應鏈環節合力助推下,大圓柱電池迎來產業化臨界點,有望于2023年啟動規模量產。

 



電池企業密集布局   2023年規模量產




作為4680大圓柱電池的提出者,特斯拉產業化也走在市場前端。

 

今年2月,特斯拉宣布在美國加州試點工廠下線第100萬個4680電池下線,開啟大圓柱電池規模生產新階段。

 

目前,特斯拉已規劃在美國加利福尼亞州、德克薩斯州、內華達州以及德國柏林的四個超級工廠自產4680電池。按照此前計劃,其4680電池的年產量將在2022年達到100GWh、在2030年達到3TWh。

 

作為特斯拉圓柱電池供應商,松下緊隨其后,計劃今年上半年試產4680電池,2023年起為特斯拉生產4680電池,年產能10GWh,約滿足15萬輛汽車的電池需求。

 

如此龐大的電池需求,除自產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,包括寧德時代、LG化學、億緯鋰能等。

 

國際上,LG規劃在韓國梧倉工廠擴建4680電池產能,計劃2022-2023年量產;三星SDI計劃2024 年實現量產,以色列公司Storedot 則在去年9月宣布生產出第一款4680電池,計劃2024年實現量產。

 

國內企業進展同樣不容小覷。億緯鋰能已經布局了4680與4695兩大型號,已規劃200GWh大圓柱與方形電池產能,預計2022年建成。其大圓柱材料已經做到鎳9系的水平。

 

比克電池46系列大圓柱電池高度從80-120mm不等,能量密度達到275-300Wh/kg,計劃今年下半年小批量量產,2023年規模量產,預計未來幾年將產能擴充至80GWh。

 

主力電池企業集中規劃于2023年前后實現大圓柱電池產品的量產??梢灶A見的是,在完成規?;慨a與市場初期導入之后,大圓柱的市場競爭也許才剛剛開始。

 



配套供應鏈產業化提速




大圓柱電池實現續航、充電及成本兼容及優化,成為電動汽車電池配套的一項重要選擇,產業化在即,供應鏈配套環節加速跟進,提前搶占4680電池市場化至高點。

 

46系大圓柱電池主輔材向高能量高倍率方向升級,高鎳正極、硅碳負極、補鋰劑、碳納米管、LiFSI等主輔材滲透率/用量有望提升。結構件領域,由于4680采用新構型設計,制造門檻提升,使結構件轉向定制化、殼體+蓋板成套采購;設備方面,激光模切、激光焊等工序用量增加、高精度要求提升等。

 

硅基負極材料:作為理想的下一代負極材料,純硅比容量是石墨的10倍,但純硅在充電過程中膨脹近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、貝特瑞為代表的負極企業已經實現硅基負極量產及批量供貨,同時璞泰來、石大勝華、翔豐華、硅寶科技等公司處于布局、中試或研發階段。

 

高鎳材料:目前,包括寧德時代、松下、LG新能源、三星SDI、SKI等頭部電池企業已經大規模量產供應鎳含量超過80%三元電池,同時正在加快超高鎳電池的研發進展。

 

其中,鎳含量達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,成為了眾多電池企業的下一代拳頭產品。

 

新型鋰鹽LiFSi領域:包括天賜材料、永太科技、新宙邦、多氟多、宏氟鋰業、康鵬科技等企業都在積極擴充LIFSI產能。規?;a后成本優勢將凸顯。

 

碳納米管領域:GGII預計,2022年中國碳納米管導電漿料出貨量將突破12萬噸,至2025年將突破32萬噸,成為鋰電池導電劑領域中成長性較高的種類。

 

結構件領域:大圓柱電池結構件技術壁壘高于2170圓柱電池,一是取消模組結構、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計防爆閥,正極集流盤與極柱直接焊接連接,帶有 CID 設計。

 

科達利宣布具備大圓柱4680電池結構件的生產能力,將根據客戶的實際需求為客戶提供相應的配套。斯萊克也表示4680結構件新品在下游客戶的驗證進展順利。

 

前段干電極技術:將正負極顆粒與聚四氟乙烯(PTFE)粘結劑混合,使其纖維化,直接用粉末搟磨成薄膜壓到鋁箔或者銅箔上,制備出正負極片??墒÷苑睆偷妮亯?、干燥等工藝,大幅簡化生產流程, 提升生產效率,節省成本。

 

全極耳技術領域:逸飛激光圓柱全極耳“智造”系列解決方案可以針對不同的發展階段的電池企業提供試驗設備、半自動設備、全自動設備、數字化車間交鑰匙工程。其圓柱全極耳“智造”數字化車間交鑰匙工程適合大批量、數字化生產。

 

需要警惕的是,干電極勻漿過程中活性材料的團聚現象仍是大圓柱規模量產的最大挑戰,干電極、全極耳焊接等技術研發周期長,并存在一定know-how,其他企業何時實現突破還需保持追蹤。

 

此外,電池生產良率也是一大關鍵,據了解八成的良品率下4680電池大規模量產并不具備經濟性。

 

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