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特斯拉、宝马“力挺” 4680圆柱电池“搅动”产业链,

2022-09-18 09:27:43
 
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  又一家车企“杀入”4680大圆柱电池赛道。

  近日,宝马集团重磅官宣,将从2025年起率先在“新世代”车型中使用圆柱电芯,且向宁德时代和亿纬锂能授予了价值超过百亿欧元的电芯生产需求合同。

  随着宝马官宣,大圆柱电池再度成为讨论热点。4680大圆柱电池由特斯拉在其2020年电池日首次公布,在能量密度、成本、安全性等多个层面有所提升。

  据特斯拉官方说法,相比2170电池,4680大圆柱电池能量提升5倍、输出功率提升6倍,每千瓦时的成本降低14%,搭载该电池的车型续航里程可提高16%。

  在特斯拉的带动下,松下、三星等日韩电池厂商,亿纬锂能、比克动力电池等国内电池厂商,以及宝马、大众等跨国车企纷纷杀入这一赛道。

  “4680大圆柱电池和比亚迪的刀片电池类似,都是电芯层面的结构创新。相对于在电池化学体系上的进一步突破,结构创新在短期内是一种比较稳妥的提升电池能量密度和降低电池单位成本的方法。”惠誉评级亚太区企业研究董事杨菁接受《中国经营报》记者采访时表示。“圆柱电池应用在新能源汽车是从18650开始进化到2170,再到最近的4680大圆柱电池,主要是由特斯拉主导的,国内的电池厂家多采用方形电池结构。”北京特亿阳光新能源总裁祁海珅告诉记者。

  对于大圆柱电池的发展前景,比克动力电池副总裁樊文光认为,大圆柱电池是未来5~10年内中高端电动车的最优解,到2025年大圆柱电芯市占率将超30%。

  多家车企、电池厂商押注大圆柱电池

  所谓的“4680大圆柱电池”是一种电芯直径为46mm,高度为80mm的圆柱形电池。从本质上来看,4680电池就是一种高镍三元锂电池,它的技术创新更多体现在结构层面,而不涉及到材料体系的改变。

  特斯拉推出4680大圆柱电池后,整个行业都在关注这一产品。在特斯拉效应下,松下、三星、亿纬锂能、比克动力电池、大众、宝马纷纷押注大圆柱电池赛道。

  “当我们真正能够交付4680时,我们计划将优先满足特斯拉。”作为特斯拉电池供应商,松下方面宣布,将于今年下半年在特斯拉美国内华达州超级工厂量产4680电池。

  正在推进电动化转型的宝马也押注了大圆柱电池赛道。近日,宝马披露在该领域最新规划,“集团为第六代eDrive电力驱动技术研发了全新的电芯形式和化学体系,专为‘新世代’车型电子电气架构设计的新型圆柱电芯,可以使续航提升高达30%(WLTP)。”

  同时,宝马锁定了宁德时代与亿纬锂能来生产大圆柱锂离子电芯。根据协议,从2025年开始,宁德时代将为宝马“新世代”车型架构的纯电车型供应标准直径为46mm圆柱电池。

  宝马还计划与亿纬锂能在中国和欧洲各自建立两座电芯工厂,每座工厂的年产能达20GWh。记者了解到,亿纬锂能目前已经规划200GWh产能,其中荆门大圆柱电池20GWh在建产能预计今年年底建设完成。2023年下半年实现出货。

  比克动力电池也是大圆柱电池最早一批支持者。比克动力电池透露,今年下半年,比克电池将会针对4680电芯进行小批量量产,而明年(2023年)将会进行大规模量产。未来将作为针对高端车型市场的核心主打产品。

  值得一提的是,蔚来汽车或将加入4680圆柱电池赛道。有消息称,蔚来汽车正在自研4680圆柱电池和磷酸锰铁锂电池,并计划量产,供给蔚来旗下车型及子品牌阿尔卑斯使用。

  车企宠儿:兼具成本、续航里程优势

  为何4680大圆柱电池会受到一众车企、动力电池企业的“宠爱”?

  电池续航里程以及成本一直是制约纯电动汽车全面渗透的重要因素。尤其是在动力电池原材料屡屡涨价的背景下,车企“降本增效”的需求愈发强烈。

  面对让车企和消费者头疼的续航里程、电池成本、安全性等方面,4680大圆柱电池有了很大的提升。据特斯拉官方介绍,相比2170电池,4680大圆柱电池能量提升5倍,输出功率提升6倍,每千瓦时的成本降低14%,搭载该电池的车型续航里程可提高16%。在充电方面,在400V高压快充模式下将电量从10%充到80%仅需15min。

  而据宝马方面介绍,与第五代方形电芯相比,宝马第六代电芯(大圆柱)的体积能量密度将提升20%以上,成本可降低50%。

  由于4680大圆柱电池在续航里程、成本方面的优势,特斯拉CEO埃隆·马斯克认为,该电池是实现其雄心壮志的关键。“要推出2.5万美元的平价电动汽车,并在2030年实现2000万辆的年销量,关键就在于实现开创性的电池技术。”

  “极致标准、极致可靠、极致制造和极致体系。”亿纬锂能董事长刘金成在2022电动汽车百人会罕见地用了4个“极致”来表达对4680电池的高度认可。

  刘金成认为,大圆柱电池可能是动力电池终极技术方向,其体现出“绝对安全与成本优势”。

  “对于车企来说,能在能量密度、成本、安全性等多个维度提升的产品当然会进入下一代车型的考量范围内。对于电池企业来说,龙头企业会提前布局多个前沿技术来保持技术领先;而二三线电池企业会有更强的意愿来下注创新技术路线,在下一轮技术浪潮中争取市场份额。”杨菁告诉记者。

  此外,杨菁指出,考虑到电池产能建设周期较长,而在电池紧供给的大背景下,车企更看重稳定可靠的产能,因此电池企业也会提前规划投资4680产能来锁定客户。

  在安全性方面的优点也是大圆柱电池备受青睐的原因。据北京大学新能源材料与技术实验室主任其鲁介绍,与普通方形电池相比,大圆柱电池单体容量低,单个电池热失控释放的能量较小,不易引起热失控蔓延。同时,因为电池采用圆柱结构设计,相邻电池受热比只有1/6;而方形电池是面对面相贴,相邻电池受热比达到1/2。因此,大圆柱电池独特的圆柱弧形表面能够限制热传递。

  简单而言,大圆柱电池能在一定程度上降低由于电池热失控所引发的“自燃”风险。

  大圆柱电池VS方形电池,竞争主流?

  “我们认为将在今年年底前实现(4680电池)量产,由于特斯拉使用了很多新技术,所以很难预测产量增长速度。不过,我有信心我们将获得高生产率。”马斯克在8月份召开的特斯拉2022股东大会上表示。

  今年1月,特斯拉便宣布,在其加州佛里蒙特工厂生产了超100万颗4680电池,电池良率也已从最开始的27%提升至90%。

  “特斯拉4680电池的良率提升很快,但量产不是很大,也主要应用其高端化车型上面。随着日韩和我国电池厂家对于4680圆柱电池的重视,工艺技术攻关能力增强,产能投资规模也将出现放大趋势,以更好地服务于特斯拉。”祁海珅表示。

  樊文光介绍,“目前,4680电池正处在从设计验证到工程验证的推进阶段。车企在选用动力电池的时候,从开发到量产落地都有非常严格的验证,因此比克电池在推进4680电池的时候,不追求快而更追求稳。”

  虽然一些车企、电池厂商押注了大圆柱电池赛道,但必须正视的是,当前方形和软包动力电池才是主流。未来大圆柱电池能否与方形电池、软包电池一样成为主流技术路线?

  比克动力电池同时“押注”了方形电池、软包电池和圆柱电池技术路线。对于大圆柱电池的未来前景,樊文光表示很有信心,“比克电池的大圆柱电池安全上限非常高,各方面也比较均衡,可以被称为‘六边形’选手。在2025年到2030的中高端市场上,大圆柱电池将会占据绝对的统治地位。”

  对于大圆柱电池能否成为主流技术路线,杨菁持谨慎态度,“目前还不好说。电池技术路线的市场份额取决于终端车型的销量表现。如果车企对于4680电池的接受度明显提高,在下一代车型中装配4680圆柱形电池,则大圆柱的市场份额将大幅提升。目前,圆柱电池主要是靠特斯拉,而方形电池在中国市场的市占率比较高。由于目前特斯拉的4680电池在量产中显现出一定技术问题,可能会使得部分车企在考虑下一代电池方案时做出谨慎选择,选用更成熟的技术方案。”

  “4680大圆柱电池的安全性更高,快充性能更好,能量密度也提高了很多,虽然对国内电池厂家来说4680一些工艺技术存在难点,但毕竟是行业升级迭代的产品,有实力的电池厂家是想去攻克并取得领先地位的。”祁海珅告诉记者。

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