4680電池量產(chǎn)在即？大尺寸動(dòng)力電池能否成為主流？

4680電池量產(chǎn)近日頻頻流出新動(dòng)向。

11月2日，兩輛裝載4680電池生產(chǎn)設備的卡車(chē)駛入特斯拉得克薩斯州超級工廠(chǎng)(Gigafactory Texas)存貨區，分別標記為“正極產(chǎn)線(xiàn) 1”及“負極產(chǎn)線(xiàn) 1”。此舉或意味著(zhù)特斯拉已著(zhù)手安裝 4680 產(chǎn)線(xiàn)設備，并準備試產(chǎn)4680電池。

11月7日，加拿大安大略省馬卡姆市表示，特斯拉公司在該市開(kāi)設了一家生產(chǎn)電池設備的工廠(chǎng)，正在加大生產(chǎn)成本更低、續航里程更高的4680電池。

今年8月份曾有報道稱(chēng)，特斯拉在加州弗里蒙特附近建設了一條4680電池試驗生產(chǎn)線(xiàn)，用于檢驗4680電池生產(chǎn)線(xiàn)的良品率，消息顯示其良品率已經(jīng)接近80%，距大規模量產(chǎn)又更近了一步。

今年9月底特斯拉弗里蒙特加藤路廠(chǎng)的4680試點(diǎn)產(chǎn)線(xiàn)擴大招聘規模，也被外媒視為4680電池量產(chǎn)在即的信號。

鋰電巨頭松下(Panasonic)近日也官方宣布了4680電池接近商用成熟，擬對其墨西哥產(chǎn)能進(jìn)行進(jìn)一步擴產(chǎn)。松下表示，特斯拉在去年電池日之前便與公司開(kāi)始接洽，在考慮了成本、車(chē)輛本身、圓柱電池性能等多方面因素后，敲定將4680作為最佳電池尺寸。

松下透露，在技術(shù)上基本已準備好量產(chǎn)4680電池。從產(chǎn)品研發(fā)方面來(lái)看，技術(shù)目標基本都已實(shí)現。目前公司正在日本打造一條產(chǎn)線(xiàn)并進(jìn)行試產(chǎn)，待技術(shù)完備之后將邁向大規模生產(chǎn)。在被問(wèn)及是否會(huì )向蘋(píng)果等其余公司供應電池時(shí)，松下表示，原則上特斯拉是優(yōu)先選項，但并不排除考慮與其他公司合作的可能性。

什么是4680電池?

2020 年9月22日的“電池日”活動(dòng)上，特斯拉推出了全新的 4680 電池，其能量密度及輸出功率較此前的電池有大幅提升，在提高續航里程的同時(shí)，還能明顯降低成本。

所謂4680，其實(shí)是對電池尺寸的概括(圓柱電池尺寸為直徑46mm，電池高度80mm)，以此替代此前特斯拉使用的主流18650電池和21700電池。

相比后兩者，這款新型電池的單體能量密度提高5倍，達到300Wh/kg，續航里程提高16%，電力相比“有極耳”電池提升了6倍，成本還能降低14%。此外，通過(guò)“無(wú)極耳”這一工藝可以降低電阻，使散熱和倍率問(wèn)題得以解決。

來(lái)源：高工鋰電網(wǎng)、電動(dòng)汽車(chē)觀(guān)察家、天風(fēng)證券研究所

特斯拉18650電芯，直徑18mm，高65mm;

特斯拉21700電芯，直徑21mm，高70mm;

特斯拉4680電芯， 直徑46mm，高80mm。

據馬斯克介紹，全新的4680型無(wú)極耳電池，能量較之前的電芯規格提升5倍，里程提高16%，輸出功率提升6倍。

來(lái)源：智數汽車(chē)大數據

目前新能源汽車(chē)領(lǐng)域主要有兩種材料，一種是三元正極材料，一種是磷酸鐵鋰正極材料。雖然4680電池所替代的21700和18650尺寸均為三元電池，4680本身也只是一種電池尺寸，并非三元鋰電池、磷酸鐵鋰或者其他電池的獨有技術(shù)，就像比亞迪的刀片電池，雖然使用的是磷酸鐵鋰正極材料，但也是可以采用三元正極材料的。安全性始終是電池廠(chǎng)家重點(diǎn)考慮的問(wèn)題，在這一點(diǎn)上，磷酸鐵鋰要比三元好得多。未來(lái)，磷酸鐵鋰和高鎳三元并行的可能性比較大。

4680電池優(yōu)缺點(diǎn)剖析

圓柱電池的幾何對稱(chēng)性更好，具有良好的剛性。因此4680電芯既有儲能作用，又有結構支撐作用?？梢约嫒莞呷萘?、更高電壓的正極和更高容量的負極;其次，無(wú)極耳(全極耳)設計使得電子運動(dòng)距離大幅縮短，降低電池歐姆內阻，提升電池倍率性能。

4680電池的優(yōu)勢

相比此前特斯拉使用的18650和21700尺寸圓柱鋰電池，4680電池的優(yōu)勢主要體現在電池容量、生產(chǎn)成本和效率。

1、能量密度高：通過(guò)降低結構件重量占比提升電池整體能量密度約10%-20%(預計300Wh/kg)。相比特斯拉此前采用的21700電池，4680電池的能量密度將提升5倍;

2、單體容量大：大體積設計使電池容量提升至傳統電池容量的5倍(預計30Ah)，電池容量的提升也會(huì )導致續航里程有所提升(提高16%);

3、成本更低：受益于無(wú)極耳架構與電池包的設計，成本預計降低50%以上。無(wú)極耳設計將降低電池發(fā)熱，降低電池液冷系統費用。能量密度提升降低單GWh成本，搭載該電池的車(chē)型續航里程可提高16%，度電成本下降56%;

4、生產(chǎn)效率提升：體現在大電芯上，同樣用于75kWh的電動(dòng)車(chē)，老版18650需要7100個(gè)左右電芯，21700需要4400+個(gè)電芯，而新型電池4680僅需要950個(gè)電芯，更少的單體數量意味著(zhù)空間利用率的提高，同時(shí)生產(chǎn)組裝需要的時(shí)間減少，因此成組效率大大提升;

5、倍率性能佳：相較于有極耳電池提升6倍;

6、快充性能優(yōu)：特斯拉自研產(chǎn)品15分鐘充滿(mǎn)電，以色列電池初創(chuàng )公司StoreDot產(chǎn)品10分鐘充滿(mǎn)電。

資料來(lái)源：公開(kāi)資料，招商證券

4680電池存在的問(wèn)題：

當然，4680也不可避免地存在著(zhù)一些問(wèn)題：

首先，尺寸比18650、21700更大，因此徑向、軸向幾何對稱(chēng)性均變差，在圓柱內部對正負極相對苛刻;

其次，電芯內部散熱難度更高，對電池壽命存在一定影響;

第三，在倍率性能要求不高的場(chǎng)合與方形電池相比，CTC的圓柱體積能量密度也可能偏低。

特斯拉4680電池的潛在合作方

早在8月31日就有消息稱(chēng)，特斯拉已經(jīng)開(kāi)始尋找4680大圓柱電池的合作廠(chǎng)商，特斯拉設計4680電池，由電池廠(chǎng)家代工。放眼全球產(chǎn)業(yè)鏈，松下、寧德時(shí)代、LG化學(xué)(原有的三大電池供應商)、億緯鋰能等企業(yè)都將是特斯拉4680電池的潛在合作方。

1、松下

作為特斯拉的老牌供應商，松下持續伴隨著(zhù)特斯拉前進(jìn)的步伐，早在2008年松下就為特斯拉的Roadster提供18650鈷酸鋰電池，目前在美國內華達州超級工廠(chǎng)Gigafactory已有 13 條生產(chǎn)線(xiàn)，不僅生產(chǎn)18650電池配套供給特斯拉Model S和Model X，還生產(chǎn)21700電池配套供給特斯拉Model 3。

今年6月，松下表示將計劃在大阪的Suminoe工廠(chǎng)準備4680電池試點(diǎn)生產(chǎn)，以測試4680電池。如果測試順利，將進(jìn)行大筆投資，并可能會(huì )向特斯拉以外的車(chē)企供應該電池。

目前而言，松下似乎在此次角逐中占了先機。有報道稱(chēng)，松下在技術(shù)上基本已準備好量產(chǎn)特斯拉4680電池，目前公司正在日本打造一條產(chǎn)線(xiàn)并進(jìn)行試產(chǎn)，待技術(shù)完備之后將邁向大規模生產(chǎn)。

2、LG化學(xué)

此前由于松下不愿跟隨特斯拉在中國市場(chǎng)建設動(dòng)力電池工廠(chǎng)，使得LG能源解決方案(LG化學(xué)子公司)有機會(huì )拿下了特斯拉上海超級工廠(chǎng)所生產(chǎn)的Model 3和Model Y供應電池的訂單，成為了特斯拉的主要供應商。

早在今年初，LG化學(xué)就被傳出積極準備為特斯拉4680電池建設一條試點(diǎn)生產(chǎn)線(xiàn)，目前正在其Ochang工廠(chǎng)改造部分產(chǎn)線(xiàn)，該工廠(chǎng)的裝配和電鍍設備已經(jīng)安裝完畢。

3、寧德時(shí)代

4680電池本身可適用于磷酸鐵鋰和三元，寧德時(shí)代拿下了特斯拉旗下車(chē)型的磷酸鐵鋰版本電池的訂單，而且將單次合同時(shí)間從2年延長(cháng)至4年，根據特斯拉在2021Q2電話(huà)會(huì )上的表態(tài)，特斯拉未來(lái)將有三分之二的車(chē)型采用磷酸鐵鋰電池。

截至目前，寧德時(shí)代官方暫未傳出4680電池的相關(guān)產(chǎn)線(xiàn)和規劃。

4、億緯鋰能

億緯鋰能除了在方形磷酸鐵鋰電池、方形三元電池、軟包三元電池有所布局外，本身也在研究大圓柱電池，其布局的大圓柱電池有4680和4695兩種類(lèi)型，預計2023年產(chǎn)能釋放20GWh，2024年產(chǎn)能達到40GWh。

11月5日，億緯鋰能投資463億元建設的荊門(mén)動(dòng)力儲能電池產(chǎn)業(yè)園已經(jīng)正式開(kāi)工，涵蓋鋰電池全產(chǎn)業(yè)鏈，匯集了眾多鋰電行業(yè)龍頭(億緯動(dòng)力、格林美、科達利、新宙邦等)。在開(kāi)工活動(dòng)現場(chǎng)，億緯鋰能董事長(cháng)劉金成明確表示：“(荊門(mén)動(dòng)力儲能電池產(chǎn)業(yè)園)有可能是全世界范圍內最先量產(chǎn)的4680和4695電池的生產(chǎn)基地，這里生產(chǎn)的電池將裝備給全球(龍頭)。”

雖然此前億緯鋰能還沒(méi)有特斯拉的訂單，也沒(méi)有進(jìn)入特斯拉的供應商體系，但是像特斯拉這樣的龍頭公司是不允許單一電池供應商占比超過(guò)50%的，勢必未來(lái)還會(huì )引進(jìn)二供、三供等，所以未來(lái)億緯鋰能仍有機會(huì )加入。

結 語(yǔ)

電池技術(shù)路線(xiàn)幾個(gè)方面的變革，業(yè)界的聲音很多，在這里也不好提前預判，但從結果上看，PET鍍箔(集流體)、大圓柱可能確有進(jìn)展，至少明年實(shí)現產(chǎn)業(yè)化還是有可能的。

從全球范圍來(lái)看，現階段大規模使用圓柱動(dòng)力電池車(chē)企的還是特斯拉，歐洲車(chē)企主要使用的是軟包電池，而國內車(chē)企多使用方形電池。即使4680電池順利推出并且效果良好，其他車(chē)企或將跟進(jìn)嘗試使用圓柱電池，短期來(lái)看，主要客戶(hù)也仍將集中在特斯拉。

特斯拉預計2022年初將交付首批搭載4680電池的汽車(chē)。同時(shí)，特斯拉正與松下、三星SDI、LG能源等電池廠(chǎng)商合作生產(chǎn)4680電池，預計到2022年年底，將達到每年100GWh的4680電池產(chǎn)能。

此前兩代電池21700和18650都是三元鋰電池，同時(shí)又都是老牌電池廠(chǎng)商松下提供，所以4680電池一直被認為是三元鋰電池。隨著(zhù)我國優(yōu)秀電池廠(chǎng)商入局4680電池的競爭，生產(chǎn)磷酸鐵鋰版本的4680電池也是極有可能的。松下、寧德時(shí)代等電池廠(chǎng)商去年就推出了全新的4680電池，能量密度和輸出功率較此前的電池都有大幅提升。

目前市場(chǎng)對4680的前景分歧較大：看好的認為4680可能顛覆現有的電池技術(shù)路線(xiàn)，或許迎來(lái)圓柱電池的第二春;不看好的則認為4680只是個(gè)噱頭，量產(chǎn)遙遙無(wú)期。然而4680電池并不存在太大的技術(shù)壁壘，作為特斯拉的下一代主力電池，在未來(lái)非常有希望被大規模使用。

來(lái)源 | 中國能源網(wǎng)

文 | 李穎