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大圆柱电池“骚动”

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 来源:高工锂电网

特斯拉现象级效应下,在汽车市场逐渐式微的圆柱电池重新“骚动”起来。

特斯拉电池日之后, 4680无极耳(又称全极耳)大圆柱技术路线被提出。紧跟其后,多家主机厂和电池企业加快大圆柱电池领域的动作。

高工锂电注意到,在应用端,特斯拉、保时捷、江淮、东风岚图等乘用车企相继释放出明确的大圆柱电池应用信号。在供应端,LG、松下、比克、力神、亿纬锂能、蜂巢能源等电池企业积极跟进包括4680在内的大圆柱电池。

作为特斯拉的三大动力电池供应商之一,宁德时代也在积极布局大圆柱电池,主要瞄准两轮车市场,同时,不排除其将大圆柱电池导入到乘用车领域。

过去几年,18650电池在乘用车市场逐渐边缘化,此后特斯拉采用2170圆柱电池方案也未获得市场广泛认可,圆柱电池在动力市场日渐式微。

18650和2170市场都未能在新能源汽车市场站稳的核心原因在于,一是彼时国内电池企业在高镍材料技术上突破不深,叠加预镀镍钢壳材料核心技术为日本企业掌控,导致产业链配套能力不足。二是国内方形电池竞争优势明显,软包奋起突围,圆柱面临巨大的市场蚕食。三是除了特斯拉之外,其他车企终端并未形成规模化市场需求,配套车型也屈指可数,导致电池端驱动力不足。

相比于此前圆柱电池面临的“窘境”,全极耳技术的突破,三元/铁锂技术并行,使得大圆柱在性能、成本、安全方面优势更加明显。应用场景边界的拓宽,以及头部电池企业的跟进,也让大圆柱电池在动力战场有望重新占据一席之地。

应用边界拓宽

应用场景及市场需求是技术路线、产品迭代的风向标。而大圆柱电池在高端乘用车市场、海外商用车市场、二轮车/低速车市场已经释放出需求。

高端乘用车方面,大圆柱除了拥有特斯拉的市场背书之外,保时捷也明确表示,圆柱电池是动力电池未来的重要方向,其正在研究大功率、高密度的电池。

高工锂电获悉,在电动赛车和超级跑车的电池选择上,保时捷更倾向于选择圆柱电池,国内一家圆柱电池企业透露,其就在和保时捷做相应的前期研发配套。

作为圆柱电池拥趸,江淮也在坚持圆柱电池的应用,并向大圆柱方向迭代迈进,开发车规级4680电池。

江淮汽车新能源汽车研究院电池系统部技术副总监秦李伟表示,全极耳高镍圆柱4680电池可以兼顾能量密度、安全性及功率性能,符合车规级动力电池的要求。目前江淮汽车正在进行基于46系列的全新平台规划。未来将开发4680/46105系列电芯,并实现整包CTP。

从而实现A0新平台200-600km车型全覆盖,A级车新平台400-800km全覆盖。同时,在300-400km及以下车型可采用磷酸铁锂电芯,400km以上车型采用三元4680电芯。

此外,东风的高端品牌岚图也将圆柱纳入车型版图当中。

海外商用车方面,为了满足底盘设计、动力性能、续航里程等,特斯拉确认打算在Semi卡车上使用4680电池和结构性电池组。在其引领下,大圆柱在海外商用车市场的应用有望获得进一步的市场认可。

二轮车/低速车方面,凭借标准化、效率高、规模化、性价比等优势,大圆柱电池正在二轮车市场攻城略地,包括小牛、新日、哈啰、美团等都在扩大大圆柱电池的应用。

值得一提的是,近日一份关于《GB/T28382纯电动乘用车技术条件》的会议纪要曝光,根据内容显示,低速电动车将纳入新能源汽车标准,只能使用磷酸铁锂或三元锂电池,且要求技术全面升级。标准将于今年9月发布。

无独有偶,高工锂电获悉,已经有排名靠前的电池企业通过大圆柱电池向低速车及A00级市场渗透。

电池企业跑步跟进

明确的市场风向下,电池企业也迅速跟进。除了松下、LG已经着手为特斯拉部署4680电池生产线之外,国内电池企业也相继亮相4680电池的进展。

从规模化量产时间节点看,国内将会在2023年释放出4680电池产能。

比克首席科学家林建表示,比克正在与客户合作进行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,批量生产预计将于2023年开始,将在车电市场率先应用。

在林建看来,大圆柱电池从功率密度、快充快放能力,都是可以跟方形相媲美的。从安全性来说,圆柱定向爆破能力优于方形。与大方形相比,在能量密度、功率密度都差不多的情况下,圆柱的安全性是最大的优势。

作为国内率先发布4680圆柱电池的企业,比克已经与国际知名车企进行全极耳大圆柱电池的应用开发。

林建向高工锂电介绍,终端应用领特别是高端车电市场对大圆柱电芯产品有着可观的需求量。未来,比克会将其4680产品首先用于高端价值客户。

亿纬锂能基础材料与技术研究室主任冀亚娟也表示,公司在大圆柱电池方面已经布局了46800和46950两大型号,2023年后会逐步将大圆柱电池进行市场推广。

蜂巢能源董事长兼CEO杨红新表示,4680大圆柱电芯的诞生具有颠覆性,包括设计、生产工艺的革新性,以及在制造端将大幅降低成本。大圆柱未来市场前景广阔,以高性能跑车、SUV等领域作为市场突破口,圆柱电池可与方形、软包电池展开竞争。

据悉,蜂巢能源今年也将切入大圆柱领域。

在大圆柱电池推进较快的还有宁德时代,尤其在二轮车市场。

近期,哈啰出行旗下哈啰电动车发布A80(精灵)、A86(图灵)和B80(魔灵)三大车型,分别在4、5、6月上市。新车将搭载宁德时代电池。

不久之前,宁德时代还携手新日发布了48v20Ah、60v20Ah、109v92Ah三款汽车级磷酸铁锂新电池产品,保5年用10年。

而作为国内大圆柱电池龙头,国轩高科也牢牢固守着属于自身的乘用车阵地。GGII数据显示,2020年国轩动力电池装机量位于国内圆柱动力电池榜首。

海外方面,继21700之后,LG化学与松下已经着手为特斯拉开发4680电池试验生产线。近期三星SDI也表示正在为电动汽车开发一种新的、更大的圆柱形电池,预计未来两到三年内推出。

可以看到,曾经在动力市场备受挤压的圆柱电池正在以新的姿态回归行业竞争。细分市场领域正在给大圆柱电池开启新的大门,圆柱依然能够激烈的动力市场中赢得一席之地。

新赛道门槛

目前,国内26、32、34系列的大圆柱电池规模化生产已较为成熟,但是4680新电池在量产方面还存在难题,尤其是在全极耳电池在组装方面。

马斯克也曾对4680电池实现连续性的组装生产,以及生产效率成倍增长表现出担忧。近期对于4680能否实现大规模量产的质疑声也不绝于耳。

在电芯层面,电池放电过程中电流通过铜箔、铝箔汇集,并通过极耳导出到外电路,由于电阻的存在,电池在充放电的过程中,特别是大电流充放电的过程中会产生显著的欧姆热,引起电池温度的升高,越粗越大的电芯发热越多、散热越难,因此,如何解决电芯尺寸做大和发热减少的悖论是其中的关键。

在制造方面,与传统圆柱电池相比,4680电池线的关键变化在于全极耳制作、连接等电芯组装段,需要新增全极耳成型、全极耳与集流盘或壳体连接、检测及连续组装等工艺和设备。这对设备精度也提出了更高的要求。

逸飞激光表示,公司从2009年开始投入全极耳技术、工艺与设备研发,具备完整的全极耳电池组装技术,应用产品包括单端全极耳和两端全极耳等5种全极耳电池结构,产品尺寸全面覆盖4680在内的直径18-80mm、长度65-300mm等各个范围段,目前已完成百余套圆柱全极耳设备交付,获得众多头部电池企业认可。

在完成规模化量产与市场初期导入之后,大圆柱的市场竞争也许才刚刚开始。


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