Tesla、寶馬“力挺” 4680圓柱電池“攪動”產業鏈

2022年09月17日03:27

  轉自:中國經營網

  本報記者 陳茂利 北京報導

  又一家車企“殺入”4680大圓柱電池賽道。

  近日,寶馬集團重磅官宣,將從2025年起率先在“新世代”車型中使用圓柱電芯,且向寧德時代(300750.SZ)和億緯鋰能(300014.SZ)授予了價值超過百億歐元的電芯生產需求合同。

  隨著寶馬官宣,大圓柱電池再度成為討論熱點。4680大圓柱電池由Tesla在其2020年電池日首次公佈,在能量密度、成本、安全性等多個層面有所提升。

  據Tesla官方說法,相比2170電池,4680大圓柱電池能量提升5倍、輸出功率提升6倍,每千瓦時的成本降低14%,搭載該電池的車型續航里程可提高16%。

  在Tesla的帶動下,Panasonic、Samsung等日韓電池廠商,億緯鋰能、比克動力電池等國內電池廠商,以及寶馬、大眾等跨國車企紛紛殺入這一賽道。

  “4680大圓柱電池和比亞迪的刀片電池類似,都是電芯層面的結構創新。相對於在電池化學體繫上的進一步突破,結構創新在短期內是一種比較穩妥的提升電池能量密度和降低電池單位成本的方法。”惠譽評級亞太區企業研究董事楊菁接受《中國經營報》記者採訪時表示。“圓柱電池應用在新能源汽車是從18650開始進化到2170,再到最近的4680大圓柱電池,主要是由Tesla主導的,國內的電池廠家多採用方形電池結構。”北京特億陽光新能源總裁祁海珅告訴記者。

  對於大圓柱電池的發展前景,比克動力電池副總裁樊文光認為,大圓柱電池是未來5~10年內中高端電動車的最優解,到2025年大圓柱電芯市占率將超30%。

  多家車企、電池廠商押注大圓柱電池

  所謂的“4680大圓柱電池”是一種電芯直徑為46mm,高度為80mm的圓柱形電池。從本質上來看,4680電池就是一種高鎳三元鋰電池,它的技術創新更多體現在結構層面,而不涉及到材料體系的改變。

  Tesla推出4680大圓柱電池後,整個行業都在關注這一產品。在Tesla效應下,Panasonic、Samsung、億緯鋰能、比克動力電池、大眾、寶馬紛紛押注大圓柱電池賽道。

  “當我們真正能夠交付4680時,我們計劃將優先滿足Tesla。”作為Tesla電池供應商,Panasonic方面宣佈,將於今年下半年在Tesla美國內華達州超級工廠量產4680電池。

  正在推進電動化轉型的寶馬也押注了大圓柱電池賽道。近日,寶馬披露在該領域最新規劃,“集團為第六代eDrive電力驅動技術研發了全新的電芯形式和化學體系,專為‘新世代’車型電子電氣架構設計的新型圓柱電芯,可以使續航提升高達30%(WLTP)。”

  同時,寶馬鎖定了寧德時代與億緯鋰能來生產大圓柱鋰離子電芯。根據協議,從2025年開始,寧德時代將為寶馬“新世代”車型架構的純電車型供應標準直徑為46mm圓柱電池。

  寶馬還計劃與億緯鋰能在中國和歐洲各自建立兩座電芯工廠,每座工廠的年產能達20GWh。記者瞭解到,億緯鋰能目前已經規劃200GWh產能,其中荊門大圓柱電池20GWh在建產能預計今年年底建設完成。2023年下半年實現出貨。

  比克動力電池也是大圓柱電池最早一批支援者。比克動力電池透露,今年下半年,比克電池將會針對4680電芯進行小批量量產,而明年(2023年)將會進行大規模量產。未來將作為針對高端車型市場的核心主打產品。

  值得一提的是,蔚來汽車或將加入4680圓柱電池賽道。有消息稱,蔚來汽車正在自研4680圓柱電池和磷酸錳鐵鋰電池,並計劃量產,供給蔚來旗下車型及子品牌阿爾卑斯使用。

  車企寵兒:兼具成本、續航里程優勢

  為何4680大圓柱電池會受到一眾車企、動力電池企業的“寵愛”?

  電池續航里程以及成本一直是製約純電動汽車全面滲透的重要因素。尤其是在動力電池原材料屢屢漲價的背景下,車企“降本增效”的需求愈發強烈。

  面對讓車企和消費者頭疼的續航里程、電池成本、安全性等方面,4680大圓柱電池有了很大的提升。據Tesla官方介紹,相比2170電池,4680大圓柱電池能量提升5倍,輸出功率提升6倍,每千瓦時的成本降低14%,搭載該電池的車型續航里程可提高16%。在充電方面,在400V高壓快充模式下將電量從10%充到80%僅需15min。

  而據寶馬方面介紹,與第五代方形電芯相比,寶馬第六代電芯(大圓柱)的體積能量密度將提升20%以上,成本可降低50%。

  由於4680大圓柱電池在續航里程、成本方面的優勢,TeslaCEO埃隆·馬斯克認為,該電池是實現其雄心壯誌的關鍵。“要推出2.5萬美元的平價電動汽車,並在2030年實現2000萬輛的年銷量,關鍵就在於實現開創性的電池技術。”

  “極致標準、極致可靠、極致製造和極致體系。”億緯鋰能董事長劉金成在2022電動汽車百人會罕見地用了4個“極致”來表達對4680電池的高度認可。

  劉金成認為,大圓柱電池可能是動力電池終極技術方向,其體現出“絕對安全與成本優勢”。

  “對於車企來說,能在能量密度、成本、安全性等多個維度提升的產品當然會進入下一代車型的考量範圍內。對於電池企業來說,龍頭企業會提前佈局多個前沿技術來保持技術領先;而二三線電池企業會有更強的意願來下注創新技術路線,在下一輪技術浪潮中爭取市場份額。”楊菁告訴記者。

  此外,楊菁指出,考慮到電池產能建設週期較長,而在電池緊供給的大背景下,車企更看重穩定可靠的產能,因此電池企業也會提前規劃投資4680產能來鎖定客戶。

  在安全性方面的優點也是大圓柱電池備受青睞的原因。據北京大學新能源材料與技術實驗室主任其魯介紹,與普通方形電池相比,大圓柱電池單體容量低,單個電池熱失控釋放的能量較小,不易引起熱失控蔓延。同時,因為電池採用圓柱結構設計,相鄰電池受熱比只有1/6;而方形電池是面對面相貼,相鄰電池受熱比達到1/2。因此,大圓柱電池獨特的圓柱弧形表面能夠限制熱傳遞。

  簡單而言,大圓柱電池能在一定程度上降低由於電池熱失控所引發的“自燃”風險。

  大圓柱電池VS方形電池,競爭主流?

  “我們認為將在今年年底前實現(4680電池)量產,由於Tesla使用了很多新技術,所以很難預測產量增長速度。不過,我有信心我們將獲得高生產率。”馬斯克在8月份召開的Tesla2022股東大會上表示。

  今年1月,Tesla便宣佈,在其加州佛里蒙特工廠生產了超100萬顆4680電池,電池良率也已從最開始的27%提升至90%。

  “Tesla4680電池的良率提升很快,但量產不是很大,也主要應用其高端化車型上面。隨著日韓和我國電池廠家對於4680圓柱電池的重視,工藝技術攻關能力增強,產能投資規模也將出現放大趨勢,以更好地服務於Tesla。”祁海珅表示。

  樊文光介紹,“目前,4680電池正處在從設計驗證到工程驗證的推進階段。車企在選用動力電池的時候,從開發到量產落地都有非常嚴格的驗證,因此比克電池在推進4680電池的時候,不追求快而更追求穩。”

  雖然一些車企、電池廠商押注了大圓柱電池賽道,但必須正視的是,當前方形和軟包動力電池才是主流。未來大圓柱電池能否與方形電池、軟包電池一樣成為主流技術路線?

  比克動力電池同時 “押注”了方形電池、軟包電池和圓柱電池技術路線。對於大圓柱電池的未來前景,樊文光表示很有信心,“比克電池的大圓柱電池安全上限非常高,各方面也比較均衡,可以被稱為‘六邊形’選手。在2025年到2030的中高端市場上,大圓柱電池將會佔據絕對的統治地位。”

  對於大圓柱電池能否成為主流技術路線,楊菁持謹慎態度,“目前還不好說。電池技術路線的市場份額取決於終端車型的銷量表現。如果車企對於4680電池的接受度明顯提高,在下一代車型中裝配4680圓柱形電池,則大圓柱的市場份額將大幅提升。目前,圓柱電池主要是靠Tesla,而方形電池在中國市場的市占率比較高。由於目前Tesla的4680電池在量產中顯現出一定技術問題,可能會使得部分車企在考慮下一代電池方案時做出謹慎選擇,選用更成熟的技術方案。”

  “4680大圓柱電池的安全性更高,快充性能更好,能量密度也提高了很多,雖然對國內電池廠家來說4680一些工藝技術存在難點,但畢竟是行業升級迭代的產品,有實力的電池廠家是想去攻克並取得領先地位的。”祁海珅告訴記者。

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