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新物种4680电池：看起来很美，造出来不易
近日，4680电池又热闹起来。去年9月，特斯拉电池日推出4680电池，一度引起骚动，但此后沉寂，近期有报道称良品率已从去年的20%提高到了接近80%，预计明年具备量产可行性。无独有偶，近日国内锂电企业亿纬锂能公告建设20GWh大圆柱电池生产线，据称包括4680电池。一时激起产业圈及资本圈的新一轮热情。实际上，4680电池的量产并不容易，这是其本质决定的。4680总体上是方形电池的工艺思路，但套用了圆柱电池的外形结构。这样复合的产品背景，优点突出，难怪马斯克颇为赞赏，但问题也不可避免。让我们看看这个新物种。4680电池本质是结构创新4680电池，本质上是结构创新。我们知道，锂电池一般可以按照两个维度来划分：一是电池材料，比如三元、磷酸铁锂、锰酸锂、钛酸锂、无钴电池等，这是电化学课题；另一个是电池结构，比如圆柱、方形、软包、刀片，这个更像是物理课题。4680电池，是圆柱电池从较小的1865到2170之后，进一步做大的创新。1865的电池容量一般为2.6-3.5Ah，2170一般为4-5Ah，而4680可以做到20-30Ah，电池容量有了5倍左右的提升。圆柱电池的大小型号较少，但方形电池基于结构优势，从小到大的型号则比较丰富，小方形可以50Ah，大方形可以到200Ah以上，市面上五花八门。刀片电池，本质上也是电池结构从小到大的创新，比亚迪刀片电池为138.5Ah（磷酸铁锂），近期蜂巢能源推出的短刀片电池为184Ah（磷酸铁锂）。电池结构创新，往往对工艺要求较高，甚至需要不同的生产设备。比如刀片电池因为较大，需要采用叠片的方式，而一般方形电池仍然可以采用卷绕的方式。优点突出，看起来很美锂电池作为生产资料，主要性能指标包括安全性、能量密度、循环次数、成本等，有些跟电池材料有关，有些跟物理结构有关。4680电池，既然是结构创新，那这种结构相对小圆柱、方形或软包结构，带来的主要好处是：散热性及安全性：直径增加，卷绕变长，采用无极耳设计并使用铜箔，有助于降低内阻、减少发热。轴向散热，底部面积较大，也可以提高散热性。系统集成之后，圆柱相对于方形或软包的散热性也更好。此外，一致性也比较好。能量密度提升：电池容量更高，单体能量密度可以更高。同时，圆柱电池的系统集成度更高，甚至可以直接CTC，系统能量密度也可以大幅提高。直接生产成本降低：制造设备成本比方型电池低40%以上，制造速度比相同容量的方型电池快2倍以上，五金件成本比方型电池便宜20%以上，集成比较简单特别是外部连结器焊接比较简单。4680电池，在电芯层面具有方形电池的技术特点，可以做到更高的电池容量和能量密度，同时基于大圆柱背景的无极耳设计及铜箔使用可以大幅提高电芯的散热性，而圆柱型外形结构的系统集成度更高，可以直接CTC，系统散热性也很好。这样的特点，对安全性更加敏感的三元材料更有吸引力。难怪特斯拉对4680电池如此青睐。作为圆柱电池的拥趸，在满足系统集成度高的前提下，迫切需要一款能够提高能量密度并满足三元材料安全性要求的电池，4680似乎是最优解。制造方案完全创新，量产不易4680电池看起来确实很美，尤其是三元4680对于中高档乘用车而言，更是好鞍配好马，这也是为什么特斯拉、宝马等都对4680情有独钟。但是，4680电池目前的关键问题是制造，也就是如何达到规模化量产效率。过去一年，特斯拉把良品率从20%提升到接近80%，这个过程也反映了4680电池的制造工艺几乎是从零起步。4680大圆柱电池，作为完全创新的技术，工艺思路类似方形，物理结构是圆柱，制造工艺既不能基于现有方形，也不能基于现有小圆柱，需要整个产业从零做起，这就不难理解特斯拉2020年时的良品率只有20%。那么，4680电池的制造难点到底在哪里？4680大圆柱电池的生产工艺，完全不同于小圆柱电池，需要重新匹配生产设备，对焊接及密封可靠性的要求更高，对原材料及结构件的精度要求和光洁度要求更高，仅这几项要求对锂电生产而言都是宏大课题。虽然都是圆柱，但从小圆柱到大圆柱，已经完全不在同一个技术层次，小圆柱的经验不可用，创新难度已经大幅提高，远高于从方形到刀片的创新力度。量产效率，也直接决定最终成本。如果量产成本太高，不管产品性能优势多突出，作为2B产品如果没有合理性价比都是徒劳。概言之，4680电池具有方形电池的技术特点，可以做到更高的电池容量和能量密度，同时大圆柱结构可以做到更好的散热性，系统集成度也更高，安全性要求较高的三元材料颇为喜欢，因此受到特斯拉的青睐。4680电池主要是结构创新，难度远大于刀片电池的创新，对生产工艺及设备提出了更高的要求，而这对整个锂电产业都是新鲜课题，也就是说4680电池是完全创新，几乎从零做起。新物种4680，作为新一轮锂电创新的代表，值得长期跟踪观察，谁能在工艺、设备及良品率上有所突破，谁就能在中高档乘用车动力电池上占有一席之地。
来源：Mr蒋静的资本圈
携新电池技术在华建厂 “后来者”SES能走多远？
记者 濮振宇 2012年，在动力电池巨头宁德时代成立的第二年，身为海外华人的胡启朝从哈佛博士毕业，正式创立了SES，研发制造混合锂金属电池。多年来，SES相继在美国波士顿、中国上海和韩国首尔开展业务，其中中国被胡启朝视为SES未来发展的核心地区之一。近日，混合锂金属电池制造商SES发布了号称目前全球单体容量最大的锂金属电池——容量为107 Ah的Apollo，这被认为标志着SES距离正式量产锂金属电池又近了一步。同时，SES还宣布正在中国上海嘉定建设全新工厂，计划2023年竣工，将是全球产能最大的锂金属电池工厂。近日，混合锂金属电池制造商SES发布了号称目前全球单体容量最大的锂金属电池——容量为107 Ah的Apollo，这被认为标志着SES距离正式量产锂金属电池又近了一步。同时，SES还宣布正在中国上海嘉定建设全新工厂，计划2023年竣工。据介绍，这家工厂毗邻上海嘉定国际汽车城，总面积为3万平方米，建成后的产能将达到1GWh，将是全球产能最大的锂金属电池工厂。SES之所以选择在华落地其最大工厂，是因为看中了中国更完备的电池产业链。仅比宁德时代迟一年诞生的SES，入局动力电池行业的时间已有9年，但商业化进程与同行相比却并不快。如今，宁德时代用十年做成了万亿市值的全球动力电池霸主。而2025年才将实现商业化量产的SES，未来能否依靠小众前沿的技术路线以及中国的供应链支撑，成功在动力电池行业立足？落地长三角出海建设工厂、抢夺海外订单已成为近两年国内动力电池企业的一大潮流。而在国内企业纷纷出海的同时，外资企业也盯上了中国的动力电池市场，目前，除了持续在华加码布局的LG、SK等老牌巨头，部分尚未实现商业化的新兴企业也希望在华赚到其“第一桶金”。 SES就是其中一员。“SES之所以选择在华落地其最大工厂，是因为看中了中国更完备的电池产业链。”SES相关人士告诉经济观察网记者，SES在波士顿的设施主要负责与通用的合作，主攻基础化学、材料和算法研发；而上海主要负责电芯制造工艺开发和生产，以及电池、模组和BMS研发，其中嘉定工厂是未来生产任务的重头戏，承担任务最为复杂。作为SES新工厂所在地，上海所处的长三角经济区是中国汽车供应链企业最为集聚的地区之一，其中SK在华的三座动力电池工厂，有两座都在长三角，LG的南京动力电池工厂也在长三角。资料显示， SES早在2019年就在上海打造了生产试点设施，目前SES的两处电池原型生产厂分别位于美国波士顿和中国上海。在产能建设的同时，SES也计划在华招募更多本地人才。“（SES）在上海主要是进行电芯产品开发、电芯生产工艺开发、电池管理系统整个电子的开发，所以需要在嘉定这里招募很多人才。”胡启朝在发布会上称。除了完备的供应链，庞大的市场也是吸引SES将中国作为布局重点的主要原因。数据显示，2020年全球动力电池出货量为158.2GWh，中国市场达84.5GWh，占比超一半。高工产业研究院预计，2025年中国电动汽车渗透率将达35%，预计锂电池出货量较2020年将增长5倍。作为外资电池企业，SES面临的同类竞争者众多。11月4日，据韩媒报道，SK创新决定在中国建设第四座工厂，投资金额25.3亿美元（约合人民币162亿元），与此前三座在华工厂不同，新工厂将是一座独资工厂，计划2022年正式动工。今年5月，LG新能源锂离子电池二工厂已在南京滨江开发区竣工，工厂总投资13亿美元（约合人民币83亿元），主要供应新能源汽车动力电池。携新技术入场“Apollo电池还需要进一步的测试和优化，但其目前展示出的性能表现已经让我们感到非常振奋。”胡启朝在发布会上称，汽车需要在不同的运行环境和温度状态下工作，因此动力电池需要能够在广泛的温度和功率范围内提供高能量密度。从数据上看，混合锂金属电池的性能优于固态电池。据了解，锂离子电池是动力电池行业最主流的技术路线，该技术的可制造性较高，但面临能量密度瓶颈。近年来，产业界开始尝试研发能量密度更高的固态锂金属电池，但由于不同温度下的稳定性难以保障等技术瓶颈，制造难度较高。值得注意的是，SES成立初期也曾研发过固态锂金属电池，但2015年后，SES选择了终止这一技术路线，转向混合锂金属电池的研发。对于这一转变，SES相关人士对经济观察网记者表示，混合锂金属电池兼具传统锂离子电池和全固态锂金属电池的优点——可制造性好且能量密度高。该人士介绍称，与当前锂离子电池260Wh/kg左右的能量密度相比，SES混合锂金属电池（4Ah）在重量更轻的情况下，能提升43%能量密度。从寿命周期和快充，混合锂金属电池都表现优秀。不过，与锂离子电池一样，混合锂金属电池也存在安全性难题。胡启朝在发布会上也坦言，能量密度越高，安全性越难保证。SES计划用硬件、软件双重手段控制安全风险，包括运用基于人工智能学习的电池安全算法预测隐患。目标：量产三年实现70亿美元年收入“我们正与通用汽车和现代汽车合作，计划2022年推出车用级混合锂金属电池A样品，并在2025年正式开启锂金属电池的商业化量产。我们预计2025年有望实现5亿美元的年收入，2028年有望达到70亿美元的年收入。”SES相关人士告诉经济观察网记者。今年3月，SES与通用汽车达成联合开发协议，在波士顿预生产基地制造锂金属A样品。5月，SES又与现代汽车和起亚签署了联合开发协议，为现代的电动汽车开发A样品。“将一个新的电池技术放到车里，需要差不多5年的流程，经过A样品、B样品、C样品等非常多的测试，其中A样品电芯在高温、低温、快充、慢充等测试项目上都需要达到车企的要求，然后还要经历B样品、C样品阶段，同时提高产能。”胡启朝称。作为一家尚未实现技术商业化的动力电池企业，SES的发展依靠融资维系。通用汽车、现代汽车不仅是SES的业务合作伙伴，也是其投资方。资料显示，SES自成立至今已完成A轮、B轮、C轮、C+轮、D轮、D+轮共六轮融资，投资方包括通用汽车、上汽集团、现代汽车等车企，以及韩国SK、天齐锂业、淡马锡等。今年7月，SES宣布已与艾芬豪资本收购公司达成最终的合并协议，计划在纽交所上市，将成为全球第一家上市交易的混合锂金属电池供应商。以特殊目的收购为上市途径，SES预计这轮交易将为其提供4.76亿美元（约合人民币30亿元）的资金。锂金属电池技术虽然尚未完全成熟，但该赛道上的玩家不少。除了SES，还包括美国公司QuantumScape和Solid Power,前者由大众汽车持股35%，后者则获得了来自福特汽车的支持。未来几年，将是锂金属电池量产落地的竞争关键期。2020年6月，大众汽车向QuantumScape追加2亿美元（约合人民币12.7亿元）投资，QuantumScape预计其有望在2022年将交付原型推进到数十层的固态电池，并在2024-2025年间进入商业生产。QuantumScape是2010年诞生在斯坦福大学的一家固态电池研发公司，2020年9月通过与一家SPAC公司Kensington Capital合并实现上市后，股价暴涨，市值一度超过200亿美元。虽然此后触底反弹风波不断，但QuantumScape仍称得上是包括SES在内的电池创业公司的2020年12月，与SES同一年成立的Solid Power宣布已开始试生产锂金属全固态电池，并预计将在2022年初开始正式测试，以使其电池有资格集成到电动汽车中。Solid Power是在科罗拉多大学博尔德分校及国防高级研究计划局的资助下于2012年成立的。Solid Power首席执行官道格·坎贝尔表示，若与汽车公司达成了广泛合作，其固态电池量产的时间可能会提前到2025年。
来源：经济观察报
远东电池10月获约2.88亿元电池订单
11月1日，远东股份发布公告称，10月，公司收到子公司中标/签约千万元以上合同订单合计为人民币9.98亿元。其中，远东股份子公司远东电池10月共获电池订单约2.88亿元。公告显示，远东电池10月份在南亚市场获得锂电池订单1.4亿元，欧洲电动工具锂电池订单1.16亿元；国内锂电池订单3200万元。远东电池表示，公司为智能缆网、智能电池、智慧机场龙头/领军企业，上述合同将对公司未来经营业绩产生积极影响。值得注意的是，9月份远东电池已获欧洲市场订单约1.53亿元；国内锂电池订单2380万元。9月，远东股份智能电池板块订单超过2亿元。远东电池有江西和江苏两大产业基地据了解，远东电池成立于2009年，是一家专业从事锂离子电池、动力电池组研发、生产、销售及售后服务于一体的国家高新技术企业，产品应用领域有二轮车电动工具市场，3C数码小家电市场，汽车动力电池组市场等。公开资料显示，远东电池拥有江西和江苏两大产业基地。其中，江西基地总投资40亿元，专业从事圆柱锂离子电池、动力电池组研发、生产、销售及服务，现拥有产能6GWh，其中21700电池日产40万支、18650电池日产120万支）；江苏基地总投资66.8亿元，总产能规划12GWh，产品分为NCM三元及磷酸铁锂两个系列，目前1GWh已经投产，着重深耕锂离子软包电池研发与制造。远东股份前三季度实现净利润4.23亿元远东股份创建于1985年，目前已布局智能缆网、智慧机场、智慧电池、智慧能源四大业务板块。到2025年，该集团目标实现年营业收入1200亿元，年净利润超63亿元。10月22日晚，远东股份发布2021年三季报。报告显示，公司前三季度实现营业收入149.36亿元，同比增长6.48%；实现归母净利润4.23亿元，同比增长142.38%，均创同期新高。远东股份表示，前三季度净利润同比大幅增长的主要原因系本年大力拓展智能电池业务，利润同比去年上升，以及公司加强经营风险管控，坏账金额减少所致。据了解，该报告期，远东股份智能电池板块主要包括锂电池和锂电铜箔业务。报告期内，远东股份锂电池业务实现营业收入4.44亿元，同比增长79.21%，净利润-2.74亿元，同比减亏1.03亿元；前三季度中标/签约千万元以上合同订单为13.18亿元，同比增长961.81%。其中，远东股份获得小牛电动为期三年1.5亿支的18650锂电芯订单预计产生营收不低于9亿元，截至报告期末小牛电动的订单已完成发货2331.82万支，累计金额1.36亿元。在储能市场，远东股份取得突破性进展，获得欧洲户用储能4336.20万元订单，正式切入欧洲市场。在电动工具市场，远东股份继续深化与小牛、纳恩博、博力威等轻出行领域业务合作，积极开发一线品牌的电动工具客户，获欧洲车企认可，实现1.1亿元订单。报告期内，远东股份锂电铜箔业务实现营业收入4.58亿元，同比增长115.91%，净利润0.50亿元，同比增长2947%。目前公司供货宁德时代等客户，加快产能爬坡释放及锂电客户拓展。此外，10月13日上午，由四川宜宾三江新区管委会、宜宾市南溪区人民政府、远东控股集团有限公司联合举办的远东智慧能源股份有限公司宜宾智能产业园项目启动仪式。据介绍，该产业园项目占地面积991亩，规划总建筑面积约40万平米，总投资60亿元，园区内设“新基建用高端电线电缆研发生产基地”和“新能源车动力电池用高精铜箔研发生产基地”，项目将建设形成年产高精度铜箔5万吨等。
来源：电池联盟
美国能源部提供2亿美元开发先进电池，建立“锂桥”联盟加强供应链
美国能源部（DOE）宣布，将为26个新的国家实验室项目提供2.09亿美元的资金，重点支持电动汽车、先进电池和联网汽车。美国能源部认为，先进的锂基电池在21世纪的技术中扮演着不可或缺的角色，如电动汽车、固定电网存储和国防应用，将是确保美国清洁能源未来的关键。此外，能源部的阿贡国家实验室宣布成立“锂桥”（Li Bridge）联盟，以公私合作伙伴关系弥合美国国内锂电池供应链的缺口。这些举措都是为了使美国成为电动汽车和电池创新领域的全球领导者，降低碳排放污染，并创造高质量的就业机会。美国目前严重依赖从国外进口先进的电池组件，这使美国面临着供应链脆弱性，有可能破坏这些技术的可用性和成本。美国能源部宣布的26个国家实验室项目将涉及四个关键技术领域：——显著降低下一代电池技术的成本和尺寸——推进极快充电，使电池在15分钟内充满电——缓解全国数千万辆充电车辆对电网的潜在影响——优化合作车对车通信和控制，减少能源使用和排放由美国能源部阿贡国家实验室领导的“锂桥”项目将与整个国家实验室联合体合作，以加速发展一个稳健、安全的锂基电池国内供应链，使美国在全球电池价值链中拥有长期的竞争力。
来源：国际能源小数据
比亚迪时隔9个月再次巨额融资 将加大动力电池布局
财联社（上海，编辑 阿荣）讯，随着全球汽车电动化进行，作为全球新能源汽车行业先行者之一的比亚迪凭借长期以来的技术积累和前瞻布局，已成为投资者关注目标。比亚迪股份（01211.HK）于周一早晨发布公告称，该公司发行5000万股H股，每股配售股份的配售价276.0港元，较上周五收盘价296.6港元折价近6.9%。公告称，如果所发行股份全部配售，预计所筹金额约138亿港元，净融资137.44亿港元。这是公司继1月融资299.25亿港元后，再一次巨额融资。根据比亚迪公告，该公司和配售代理于2021年10月29日(收市时间后)订立了配售协议，本公司将发行本公司注册资本中每股面值人民币1元的5000万股新H股。每股配售股份的配售价276.0港元。至于募资用途，比亚迪的表述与1月融资时相同，即其资金将拟用作集团补充营运资金、偿还带息债务、研发投入以及一般企业用途。不过比亚迪同时表示，此次配售将为该公司在业务机会中提供优化资本结构和财务结构的良机，亦通过吸引若干高品质机构投资者参与配售，进一步扩大本公司股东队伍。比亚迪在公告中指出，电动化及智能化是汽车行业未来发展方向，公司将通过技术革新实现新能源汽车对燃油汽车的加速替代，并通过汽车智能化领域的软硬件布局，实现传统汽车向智能汽车的飞跃。凭借动力电池领域的研发积累、工艺优势及开创性的刀片电池技术，公司将持续加大动力电池的产能布局，推动中国动力电池向全球汽车厂商的输出。此外，根据比亚迪近日发布三季度报，第三季度营业收入为543.07亿元，同比增长21.98%；归母净利润为12.70亿元，同比下降27.5%；扣非后净利为5.18亿元，较上年同期下降67%。对于比亚迪的表现，摩根大通还是看好该公司的发展。根据该行发布最新报告，该公司受到受到汽车销量稳健增长以及产品组合推动，公司第三季盈利略高于预期，盈利表现稳固，而年初至今，比亚迪股价已上涨49%，跑赢大多数代工生产商和恒生中国企业指数，加上其潜在的正面催化剂，包括其半导体子公司的IPO等。因此摩根大通给予比亚迪股份(01211.HK)超配评级，目标价由350港元上调至400港元。
来源：财联社
如何看待固态电池企业Solid Power？
最近以个人身份被邀请去一些电池企业做一些交流，我想就当前比较前沿的电池做一些梳理。第一个就拿最近与SK Innovation合作的Solid Power作为开始，与此同时还有韩国现代企业全面与Factorial Energy 合作开发。SK Innovation其实是加深了美国初创企业合作，将使用 Solid Power 的专有电解质技术共同开发和制造用于电动汽车的固态电池，目标是验证 Solid Power 的全固态电池和电解质生产工艺，并共同努力进一步开发该技术。图1 Solid Power在借壳上市以后很活跃Part 1 Solid Power的基本情况Solid Power在科罗拉多大学博尔德分校及国防高级研究计划局的资助下于2012年成立，近年来，公司还获得了美国空军,美国国家科学基金会和美国导弹防御局的资金支持。公司高层包括首席执行官及公司创始人DougCampbell、技术总监Joshua Beuttner Garrett。这家公司主要受到福特和宝马的投资逐步成长起来，宝马和福特将在2022年向Solid Power采购试验车的固态电池。图2 Solid Power主要背靠两家汽车公司 图2 Solid Power主要背靠两家汽车公司Solid Power公司和丰田走的是硫化物路线，在丰田之前展示的PPT里面，选择硫化物路线方向没有变。从当前来看，想要从试制到中试线，再完成规模化生产，目前来看难度有点大。图3 Solid Power 的技术路线作为对比，美国另一家固态电池企业QuantumScape选择走的是氧化物路线（电解质为LLZO），这种材料是相对于锂金属适配性较好。图4 固态电池的核心还是固态电解质图5 Solid Power 的技术路线和产业情况定位Part 2 Solid Power 2Ah的情况目前Solid Power的产品，从2Ah到20Ah，在10月的分析师会议里面还加入了2022年100Ah的计划。如果真的完成这个计划的话，这颗电池可以在2022年做出一些样品来，这些小批量可以给两家车企进行实验室测试，甚至可以装几台车装车测试了。我把所有的相关开发、制造和产品的时间轴放在一起，目前来看可能预期在2025年有一个结果还是相对可以预期的。图6 Solid Power的电池放大速度还可以，比QS似乎快一些，大概2022年可以试制从上图的最后一页的数据来看，100Ah是一个大的节点，在这节点上主要是根据能量密度演进和快速速度演进，如果能实现3C+100Ah+340Wh/kg，整体可以实现高性能电芯的实用化。20层的小软包电池在45°下的循环次数（C/5）超过 1,000 次循环（ 80% 容量保持率），从数据来看，这个比QS的进度要更好一些。图7 寿命测试的基本结果图8 2Ah的滥用测试结果小结：Solid Power和SK的合作还是有价值的。最主要的，这是一家具备大规模生产能力的电池企业和初创固态电池企业的合作，能带来现实意义上的加速，希望固态电池的导入能让高镍加速推进。
来源：汽车电子设计
