4680作先锋,大圆柱电池将冲击电芯格局-电动汽车观察家

4680作先锋,大圆柱电池将冲击电芯格局

国内外企业纷纷押注圆柱4680电芯。

11月份,国内外有两则4680圆柱电池的重磅信息:

1月5日,亿纬锂能宣布将在荆门高新区投资建设20GWh乘用车用大圆柱电池生产线;

11月2日,特斯拉在其美国得克萨斯州工厂开始安装4680圆柱电池生产线。

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无人机视频截图显示,特斯拉德州工厂正在安装电芯生产设备

这意味着,去年9月份,特斯拉电池日上宣布的4680电池,从“纸上谈兵”已经转入到实际生产阶段。

不仅仅是特斯拉,国内外企业,都在加速推进46mm直径圆柱电芯的生产。2022-2024年,是国内外4680圆柱电芯集中上市的时间点。

此外,还有不少强力电芯生产企业,也在研发别的尺寸的大圆柱电池。在特斯拉的引领下,跟随者众多,大圆柱电芯可能成为方形电芯的有力竞争者。

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46mm圆柱起势

目前,市场上能数得上的动力电池企业,尤其头部企业,基本都在布局大圆柱电芯。

(1)中国主流企业多有布局

最新消息方面,亿纬锂能进入基地和产线建设阶段。

11月5日,亿纬锂能发布公告称,公司子公司湖北亿纬动力有限公司拟与荆门高新技术产业开发区管理委员会签订《合同书》,将在荆门高新区分别投资建设20GWh乘用车用大圆柱电池生产线及辅助设施项目、16GWh方形磷酸铁锂电池生产线及辅助设施项目,项目固定资产投资总额约为62亿元。

虽然公告上没有公布大圆柱电池的尺寸,但是亿纬锂能董事长刘金成在动工仪式上,透露了产品的规格,以及野心。“将在荆门建设的大圆柱电池项目,可能是全世界范围内最先量产的4680和4695电池的生产基地,这里生产的电池将装备给全世界最牛的公司。”刘金成说。

不过,根据外媒报道,以色列初创公司StoreDot研制出的4680电池将在中国亿纬锂能的工厂生产,2024年后开始量产。

《观察家》尝试与亿纬锂能建立联系而未能成功。因此,亿纬锂能生产的4680电池是自己研发还是只是代工,不得而知。

比克电池也是中国最早公开发布4680电池企业之一。

2021年3月,比克电池召开媒体沟通会,分享了大圆柱技术领域的最新进展及未来计划。

比克电池首席科学家林建表示,比克正与客户合作进行下一代圆柱电池——全极耳大圆柱电池的应用开发,4680电芯样品预计年内实现批量下线。

根据比克电池对《电动汽车观察家》最新的回应,比克目前已经进入样品批量生产阶段,开发进度以及送样符合预期。

最早被媒体披露的,当属江淮汽车与CBAK能源科技4680项目。

今年1月份,insideevs报道称,江淮汽车与CBAK能源科技将联合开发4680锂电池及电池组。

江淮汽车还承诺,优先在其未来生产的电动汽车使用双方联合开发的电池和电池组系统。

除此之外,蜂巢能源也在研发4680电芯,最新情况将在电池日上公布。

(2)日韩系企业争夺特斯拉供货权

10月26日,松下首次展示了其为特斯拉打造的新型4680电池试制品。

据松下电池部门负责人忠信和雄(Kazuo Tadanobu)的说法,松下计划2022年3月在日本开始试生产4680电池。此前,松下宣布将在2022年4月之前创建一家名为松下能源公司的新能源业务部门。此外,今年松下在日本建立了一条4680电池的测试线。

7月,有消息透露,三星SDI完成了特斯拉Model Y用新一代4680电池组样品的开发,目前正在其设施中进行各种测试,以验证其结构完整性。

今年3月份,据韩媒TheElec报道,LG新能源已开始准备为特斯拉4680电池建造一条试点生产线,目前正在其Ochang工厂改造部分产线,装配和电镀设备已安装完毕。知情人士表示,LG的试点生产线最早将于2021年开始运营。

去年9月,电池日上,特斯拉公布了其4680电池的研发和生产规划。目前特斯拉4680电池的试点产线良率已由去年的20%提升至70%-80%。

特斯拉今年7月底宣布,预计到2022年年底将达到每年100GWh的4680电池产能,以满足130万辆电动汽车使用。

9月,特斯拉柏林工厂破土动工,电池方面,主要生产4680电芯。马斯克称,希望柏林工厂,到2022年底,实现每周生产5000辆搭载4680电池的Model Y,理想情况下达到1万辆/周。

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特斯拉柏林工厂Gigafest活动上展示4680电池

在第三季度交流会上的信息,特斯拉透露,首批4680很可能搭载到Model Y上。

特斯拉首批搭载自产电池,后期则需要松下等供应商合作供货。

其实,大圆柱不仅只有46mm直径这一个尺寸。国轩高科和力神虽然都有圆柱电芯,但是目前集中在直径32mm或是21mm的电芯;此外,宁德时代直径32mm的磷酸铁锂电芯已经量产装车。

另外,传说进入特斯拉供应链的比亚迪,一直是做方形电池的。

不过,上述企业,除了比亚迪外,也都有消息称在预研4680电池。

目前来看,各家企业的4680电池量产时间都指向了2022-2024年之间。特斯拉将率先在2022年量产;松下2022年3月试生产;LG新能源的目标是在松下开始大规模生产电池之前完成试产,计划最快在2023年量产;比克已开始规划大尺寸圆柱电池量产生产基地,预计未来2年内量产;亿纬锂能与StoreDot联合开发,计划2024年量产。

值得注意的是,由于大部分电池企业以对标特斯拉需求为准,因此电芯多定位4680。但实际上,电芯直径是相对固定的46mm,但是高度到底是80mm还是90mm,就可以根据客户需求进行定制。

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能量密度和功率大幅提升

根据资深业内人士朱玉龙发布的《4680高镍电芯调研的一些记录》一文中给出了一些参考数据:在特斯拉的传统方案中,21700电池包一般有4个模组,两个大模组、两个小模组,21700电池重量大概是312公斤,有4400多个电芯;4680电池包大概336公斤,只有960个电芯。

电池包重量方面,21700是474公斤,4680大概只有438公斤左右。能量密度方面,21700是170Wh/kg,4680是215Wh/kg。

目前看,中国电池企业4680还没有更多数据露出,只有3月份比克召开发布会时公布的一些信息作为参考。

例如,根据比克方面的举例,我们推断比克4680电芯大概在25Ah,是18650 3Ah容量的8倍以上。也就是说相同容量的电池包,4680的电芯数量只有18650的1/8,这样显著降低了电池管理系统、线路板方面的需求,成本大幅下降。

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比克4680电芯

其次,采用全极耳的大圆柱之后,快充性能有进一步提升。比克给出的数据是,在15分钟内,可将电池从0充至80%的电量。也就是说,一辆续航600公里的车,在充电站停10-15分钟,可以充400-500公里,接近燃油车补能速度。

4680功率密度的峰值可以达到1000W/kg以上;他们在测试10C以上高倍率放电,电池的发热可以忽略不计。

安全性方面,大圆柱比小圆柱也有提升。比克方面表示,大圆柱一定是伴随着全极耳技术或者是特斯拉的无极耳技术。相比传统圆柱电芯的单极耳,全极耳的设计,使得电流产生的热在电芯内部均匀分布,没有单极耳集中发热的情况,安全性能明显提升。

虽然具体的数据需要装车以后才能测试,但是比克方面认为,大圆柱至少是不亚于软包电池和大方形电池,甚至可能会更好。

比克方面表示,他们的技术路线与特斯拉有所差异,但是内部逻辑都是相通的。

目前,电池生产企业的4680电芯大多以供应特斯拉为目标。但是以特斯拉在业内的号召力,相信会有越来越多的车企采用直径46mm的电芯,圆柱电芯的市场份额有望大幅提升。毕竟中国方形电池的引领者宁德时代都已经大规模布局大圆柱电池的产能了。

本文由 电动汽车观察家 作者:王 凌方 发表,其版权均为 电动汽车观察家 所有,文章内容系作者个人观点,不代表 电动汽车观察家 对观点赞同或支持。如需转载,请注明文章来源。
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